Fotovoltaic Test için mevcut-to-Voltage Dönüşümünü Anlayın
Fotovoltaik (PV) cep performansı kesin bir ölçüme bağlıdır. Güneş hücresi aydınlatıldığında, operasyonel bir yükselteçle inşa edilen bir fotoğraf akımı oluşturur ve bu sorunun foton verimliliğini dönüştürerek çözülür.Bu akımı geleneksel ammeters ile ölçebilir gerilim damlalarını ve yükleme hatalarını ortaya çıkarabilir.Mevcut bir işletimsel yükseltici ile inşa edilen mevcut bir gerilim dönüştürücüyü, yaygın olarak transimpedans amplitüdünü kullanarak çözer.
Temel ilke zarif bir şekilde basittir: PV hücresinden fotoğraf akıma bakılmaksızın sabit bir sıfır volta akış sağlar. Bu, aksi takdirde hücrenin mevcut çıkışı ile çıktısını değiştirir.Ex amp amp amplifikatörü, mevcut geri bildirimde bulunun.
Neden Ops PV Hücre Karakterizasyon için İdeal
Operasyonel yükselteçler, mevcut gerilim dönüştürücüler için tercih edilen bina blokunu yapan fotovoltaik testlere birkaç farklı avantaj getiriyor:
- [FONT:0]Near-zero giriş noktası mevcut[Dönder: FET veya CMOS girişleri ile Modern artırılmış amplifikatör, mikroamp veya nanoamp aralığındaki küçük foto akımları bile ölçmenin ötesinde mevcut değildir.
- [Düzücüksel gerilimler[[Dönetici:0) Düşük dengeleme gerilimi[Dönetici: Hassas amplitüdleri, sanal zeminde düğümdeki gerilim hatasını en aza indirir, bu yüzden PV hücresi gerçekten kısa süreli ölçüm sırasında sıfır önyargıya çalışır.
- [FONT:0) Yüksek açık-loop kazanır[Dönem: Bu, sanal zemin koşulunun tüm çıktı gerilim aralığına karşı tutulmasını sağlar, lineerliği korumak.
- [[Dönlenebilir kazanç aralığı[[Dönetici: 1) Sadece geri bildirim direnç değerini değiştirmek ölçüm sistemi ile eşleştirebileceğiniz, bir mikro kontrol cihazı kullanarak bir ADC, multimeter veya bir oscilloskop kullanıyorsanız.
Devre Mimarisi ve Kompaj Seçimi
Transimpedance Amplifier Topology
Ana devre, amplif girişi ile zemin arasındaki PV hücresi yer alıyor.Dönlendirme girişi doğrudan yere bağlanır.Bir PV hücresinde geri bildirimde 10 mA'nın geri dönüşü, çıktı gerilimi - Vout eşit - Iph × Rf, hangi Iph'in fotoğrafta ve negatif işareti kutuplaşmadığını gösteriyor.
Geri bildirimin seçilmesini seçin
Geri bildirim hem kazanıcı hem de dönüştürücünün gürültü performansını belirler. Düşük sıcaklık katla hassas bir direnç kullanın, ideal olarak% 0.1 tolerans veya daha iyi. Direnç değeri seçilir, böylece en yüksek beklenen fotoğraf akımları için, amplif'in lineer aralığı içinde bir çıkış gerilimi üretir. Örneğin, eğer PV hücresiniz 100 mA'ya tam bir güneş altında ve af amplif = 5 V / 100 mA = 50 {{.
Op Seçici Kriterleri
[FONT=0]Input önyargı akım[Dönetici:0][Dönetici:0))[Döneticileri düşük devreli PV testi için en kritik parametredir. OPA2134 veya LMC6482, fotoğraf makinesindeki önyargıları sunar[Dönderlik aralığına doğru ölçümler yapılır; çünkü en yüksek çözünürlükte bulunan 3 boyutlu bir şekilde, yüksek çözünürlükte bulunan bir şekilde ayarlandığında yüksek çözünürlükte otomatik olarak çalışır.
Stability için Capacitor
Geri bildirimde bulunan küçük bir kapasitör Ccomp, PV hücresinin klüsyonunun neden yüksek frekanslı gürültüyü azaltabileceğine bağlı olarak, 10 pF'den 100 pF'ye kadar yaklaşık 100 pF'ye kadar uzanan küçük kapasitelidir.
Step-by-Step Uygulama Kılavuzu
Adım 1: Gather Bileşenler ve Prototipleme
Bir ekmek dolabı veya küçük bir prototipleme kurulu ile başlayın. Aff, geri bildirim direnç ve tazminat kapasitör. İlk test için, LM358 1 mA'nın üzerindeki mevcutlar için düşük maliyetli bir seçimdir; düşük akımlar için, doğru bir CMOS op amp. Doğru bir amplifiğe bağlayın.Yer rayına temiz bir tedarik ile afır, Vücuğa bağlı olarak 5 özelliktir.
Adım 2: Bilinen Bir Current Source ile Test
PV hücresine bağlanmadan önce, mevcut bir kaynağı veya istikrarlı bir gerilim kaynağı kullanarak girişe bilinen bir akımı enjekte edin. Örneğin, 1 MULL bir V referanstan 1 μA. Çıktıyın ve doğrulayın - Bu, devrenizin doğru çalıştığını ve herhangi bir dengeleme hatası için telafi etmenizi sağlar.
3. Adım: Fotovoltaik Hücreye Bağ
PV hücresi ve kontrollü bir ışık kaynağı ile aydınlatın. Bir kalibreli güneş simülatörü ideal, ancak temel test için, bilinen bir LED veya yarıojen lamba sabit bir mesafede çalışır. Çıktı gerilimi karanlık bir dizi ışıkla kaydetmek. Çıktı geriliminin tüm hava dalgası içinde kalmasını sağlayın.
Adım 4: I-V Karakteristik
Tam mevcut gerilim eğrisini elde etmek için, mevcut sinyaldeki gerilimi süpürmeye ihtiyacınız var, ve hücredeki ayrı bir gerilim kaynağı eklemek için PV hücresi ile seride veya güçlü bir yük olarak kullanarak, her iki gerilim ve mevcut olan transimpedans yükselteç sağlar ve hücredeki ayrı bir gerilim ölçümü, işletim gerilimi sağlar.
Kalibrasyon Prosedürleri Doğru Ölçümler için
Offset ve Lig Kalibrasyon
Op amp dengeleme gerilimi ve önyargı akım düşük foton akımlarında önemli olan küçük bir hata ortaya koyar. Çıktıyın PV hücresi ile kapatılmış ve aydınlatma ilkelerine sahip olan gerilimi ölçmemelidir). Gerçek kazanç elde etmek ve geri bildirimde bulunmak için, kesin bir yazılım düzeltme faktörü uygulamak.
Işık Kaynağı Kalibrasyon
Fotokoleksiyon ile ara sıra, 1000 W /m2 (standart test koşulu) arasındaki ilişki genellikle yeterli. Referans sensöründe istenen irradiance seviyesi ile ilgili olarak istenen ışık kaynağını veya yoğunluğunu doğrulamak için bir kalibrasyon.
Sıcaklık Açıklama
PV hücre akımının küçük bir sıcaklık katlaması vardır, genellikle °C'nin yaklaşık% 0,05'i yüksek çözünürlük çalışması için, bir termo çift veya armistor ile hücre sıcaklığı izleyin ve düzeltme uygulayın. a op amp's de sıcaklık ile sürükler, bu yüzden oPA277 veya LTC1150 gibi düşük seviyeli bir cihaz kullanın.
Data Interpretation and Performance Metriks
Çeşitli aydınlatma düzeyleri için çıktı gerilimi kaydettikten sonra, bilinen geri dönüşler için fotocurrent'a geri dönüş okuyun. PV hücresi için önemli performans ölçümleri şunlardır:
- [FONT:0]Short-circuit current Isc) : Sıfır gerilimde mevcut, doğrudan olay ışık yoğunluğuna ve hücrenin aktif alanına orantılı.
- [FONT:0) Açık-circuit gerilim Voc[DÜT:1): Mevcut akışlar olmadan hücredeki gerilim, yarıgrup ve sıcaklık tarafından belirlenir.
- [FONT:0)Fill faktörü FF): Isc ve Voc'in ürünü için gerçek maksimum gücün oranı, hücrenin ideal davranışlara nasıl yaklaştığını gösterir.
- [FONT=0]Efficiency[[Dönetici: Elektrik güç çıktısının optik güçe oranı, ışığın kaynağının güç yoğunluğuna doğru bir ölçüm gerektiren.
Fotocurrent'ı aydınlatma yoğunlukuna karşı koymak, hücrenin lineerliğini ve dourasyon davranışını ortaya koyar. Mükemmel bir lineer yanıt, tüm foton üretilen taşıyıcıların rekombinasyon kayıpları olmadan toplandığını gösterirken, yüksek ışık seviyelerinde doygun veya rekombinasyon sınırlamalarını gösterir.
Ortak Pitfalls ve Sorun Gidering Tips
Oscillation ve Gürültü
Çıktı osilleri veya aşırı gürültüyü gösterirse, tazminat kapasitör değerini kontrol edin. Yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yüksek frekanslı gürültüyü filtreye kadar.
Çıktı Saturation veya Clipping
Çıktı gerilimi tedarik raylarını vurursa, ya fotoğraf akım çok yüksek veya geri bildirim direnci çok büyük. Rf'i azaltır veya ışık yoğunluğunu azaltır.Tek-kullanıcı operasyon için, a amp'ın zemine yakın hale gelebileceğini sağlar; bazı cihazlar tam olarak sıfır volt üretemez ve küçük bir negatif tedarik veya bir seviye değişimi gerektirir.
Leakage Currents ve Shunt Direniş
Devre kurulundaki moisture veya flux kalıntıları, fotoğrafın şu anki okumasına ekleyen sızıntı yolları yaratır.Sürekli okuma ile kurulu iyice teflon alkolü temizleyip yüksek hacimli girişteki bekçi izlerini kullanın.
PV Hücre Ters Bias
Transimpedans yükselticisi, PV hücresinin sıfır gerilimde çalışmasını sağlar, bu da ölçüm için idealdir. Ancak, dışsal bir gerilim uyguladığınız yerde, hücrenin asla bozulmamış bir gerilimin ötesine geçmeyeceğini sağlar.
Prodüksiyon Test Sistemleri için Gelişmiş Konular
Otomatik Data Acquisition
Yüksek kodlu test için, a microkontroller ADC veya bir veri satın alma kartına artırılmış olan a multiplexer kullanarak, her kanalda kendi transimpedans yükselticisine sahip olan her kanalda, her ölçüm döngüsünden önce otomatik olarak referansı enjekte ederek otomatik olarak tüm kanal yolunu kullanın.
Four-Wire Kelvin Bağlantıları
Daha büyük PV modülleri ölçtüğünde, testin direnci, mevcut ölçümleri bozan gerilim damlalarını ortaya koyar.İki telin fotoşu ve iki anlamda doğrudan hücre terminallerinde gerilim taşır.Bu yöntem, direnç hataları ortadan kaldırır ve üretim test ekipmanlarında standart bir uygulamadır ([Dönetici:0Keysight PV hücre karakterizasyon teknikleri).
Değiştirilmiş Işık altında Dinamik Test
Bazı gelişmiş karakterizasyon yöntemleri, hücrenin AC dürtü veya kuantum verimliliğini ölçmek için modlu ışık kullanıyor. modulation frekansı ile başa çıkmak için yeterli bant genişliğine sahip bir af amplitüdünü seçin, genellikle 100 kHz. tazminat kapasitör, parasitic kapasitörlüğünden kaçınmak için dikkatli bir şekilde ayarlanmalıdır. 10 pF kapasitör genellikle orta foto akımlarla 100 kHz'ye kadar frekanslar için iyi bir uzlaşmadır.
Solar Simulators ile entegrasyon
Sınıf AAA solar simülatörü, standart test koşulu ölçümlerinin% 0.1'i yerine getirmek için geçici olarak eşleştirilir. Transimpedans yükseltici çıktı doğrudan simülatörün veri satın alma sistemine bağlanır.Hazırdaklı aydınlatma, son değerin% 0.1'i yerleşmek için yeterli, Rf ve Ccomp tarafından sabit bir şekilde ayarlandığından (Ossila solar cep test rehberi).
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Mevcut gerilim dönüştürücüsi, operasyonel bir yükselteç ile inşa edilmiş bir işletimsel yükselteç ile inşa edilmiş bir işletimsel yükselteç, seçiciliğe yönelik pratik, doğru ve ölçeklenebilir bir yöntem sunar.In transimpedans yükseltici mimarisi, gerilim yükünü ortadan kaldırır ve bir araştırma laboratuvarında veya nanoampsiyona uygun geri yüklemeleri kullanarak, uygun geri yükleme cihazı ve amplifiğe yardımcı olur.Rezervasyon cihazına göre önemli bir araçtır.FortFL 3.0