这里主要解释光伏产业用太阳模拟器.
太阳模拟器是用来模拟太阳光的设备,在光伏领域里,再配以电子负载,数据采集和计算等设备,可以用来测试光伏器件(包括太阳电池片,太阳电池组件等)的电性能,如Pmax, Imax, Vmax,Isc,Voc,FF,Eff, Rs, Rsh以及I-V曲线等.这些参数不仅能够从一定程度上反应出电池的性能,也关系到电池最后出厂的等级和价格.因此,一台可靠的太阳模拟器,不仅对生产工艺有参考意义,更关系到产品的品质和制造厂商的利润和信誉.
对于光伏性能测试,可用的商业化太阳模拟器有两类,一类是稳态模拟器(例如虑光氙灯,双色虑光钨灯-ELH灯或改进的汞灯),这类模拟器适用于单体电池和小尺寸组件的测试.另一类是脉冲模拟器,由一个或者两个长弧氙灯组成,这类模拟器由于在大面积范围内辐射度均匀性好,能够更好地适应于大尺寸组件的测试.这类模拟器的另外一个优点是,被测电池热输入可以忽略,这样在测试时被测点出与环境测试温度保持一致,而环境温度是可以很容易精确测量的.脉冲发生网络,数据采集和处理系统通常做为模拟器的部件提供.
一.模拟器要求
1.总辐照度
模拟器必须能够在测试平面上达到1000W/平方米的标准辐照度(用标准电池测量),并根据需要可对辐照度在标准辐照度值上下进行一定的调节.
2.光谱匹配
模拟器光谱辐照度分布应与标准光谱辐照度分布匹配.等级A的匹配度在0.75~1.25,等级B的匹配度在0.6~1.4,等级C的匹配度在0.4~2.0
3.均匀度
在测试平面上,指定测试区域内的辐照度应该达到一定的均匀度,辐照度用合适的探测器量测.等级A的辐照均匀度<=+/-2%,等级B的辐照均匀度<=+/-5%,等级C的辐照均匀度<=+/-10%.
对于单体电池和电池串的测试,探测器最大尺寸应小于电池最小尺寸的一半.
对于组件,探测器尺寸应不大于组件中单体电池的尺寸.
不均匀度=+/-((最大幅照度-最小辐照度)/(最大幅照度+最小辐照度))*100%
其中,最大辐照度和最小辐照度是指在指定范围内探测器在任意指定点的测量值.
4.辐照稳定度
数据采集期间,辐照度应该具有一定的稳定度.等级A的稳定度在<=+/-2%,等级B的稳定度在<=+/-5%,等级C的稳定度在<=+/-10%,
辐照不稳定度=+/-((最大幅照度-最小辐照度)/(最大幅照度+最小辐照度))*100%
其中,最大辐照度和最小辐照度是数据采集期间在测试平面内探测器在任意指定点的测量值.
具体的测试方法请参考IEC 60904-9.可以到 http://www.hspv.cn/BBSXP/ShowPost.asp?ThreadID=4 进行相关下载.
二.市场概况
SPIRE和BERGE的大面积太阳模拟器目前是国际上被广泛认可的.在稳定性和一致性上有较强的优势.但是百万级的价格却是国内用户很难接受的.再加上昂贵的售后服务费用,他们的设备并没有成为国内电池制造厂商的主力.
鉴于国内的状况,国内的不少科研单位和大学也一直致力于太阳模拟器的研究开发.主要代表是西安交通大学和上海交通大学太阳能研究所的上海赫爽太阳能科技有限公司(www.hspv.cn).该公司在与上海交大多年的合作过程中,开发出了多种具有国际水平的太阳模拟器并拥有8项国家专利.上海赫爽的产品相对国外产品来讲,有着更高的性价比和更优质的售后服务,因此产品不仅被国内外知名企业选用,也被不少科研院所和质检机构选用.尤其在薄膜太阳电池的测试方面,已经达到了国内领先水平.
