Como equipo central de la prueba de rendimiento de los dispositivos fotovoltaicos, la precisión de puesta en marcha y calibración del simulador de luz solar en Estado estable afecta directamente la fiabilidad de los resultados de la prueba. Este artículo explicará sistemáticamente el proceso de operación estandarizado del simulador de luz solar en Estado estable desde los aspectos de la composición del sistema, los indicadores técnicos clave, el proceso de puesta en marcha y el método de calibración.

I. composición básica del equipo e indicadores técnicos

I) composición del sistema

El simulador de luz solar en Estado estable se compone principalmente de un sistema de fuente de luz, un integrador óptico, un módulo de filtro, un dispositivo de ajuste de irradiación, un sistema de control de temperatura y una unidad de calibración. Entre ellos:

- sistema de fuentes de luz: luz de xenón de alta tensión o matriz LED que cubre la banda ultravioleta a infrarrojo cercano (300 - 2500nm)

- integrador óptico: distribución uniforme de la intensidad a través de una matriz prismática

Filtro am1.5: simulación precisa del espectro solar de la masa atmosférica 1.5

- módulo de regulación de irradiación: regulación de la irradiancia mediante filtro de densidad neutra o regulación de la luz PWM

- sistema de control de temperatura: mantener la temperatura de la cavidad de prueba en un rango de 25 ± 2 ° C

(2) indicadores clave de rendimiento

1. coincidencia espectral: desviación ≤ 25% del espectro solar estándar (astm e927)

2. uniformidad de la irradiación: diferencia de irradiancia en el área de prueba efectiva ≤ 2%

3. estabilidad de la irradiación: fluctuación ≤ 1% en 1 hora

4. uniformidad espacial: ≥ Phi 100 mm área de prueba cumple con el estándar IEC 60904 - 9

II. proceso de puesta en marcha y calibración

I) inspección del estado inicial

1. calibración mecánica:

- ajustar la posición de enfoque de la fuente de luz para que el centro del punto sea vertical al plano de prueba

- comprobar la disposición de los Prismas de los integradores para garantizar que no haya desviaciones ni bloqueos

2. pruebas eléctricas:

- verificar el voltaje de activación de la lámpara de xenón (normalmente 20 - 30 kv)

- prueba de consistencia de la corriente de conducción de la matriz LED (desviación inferior al 3%)

(2) calibración de coincidencia espectral

1. adquisición del espectro de referencia:

- Adquisición del espectro original con un espectrómetro de nivel de calibración (como avaspec - uls2048)

- establecer una curva de desviación en comparación con el espectro solar estándar (am1.5g, 1000w / M m2)

2. optimización del sistema de filtro:

- combinación con filtro ug5 / gg495 para corregir la banda ultravioleta

Ajustar los parámetros del filtro de corte infrarrojo y controlar la proporción de bandas por encima de 850 nm

3. verificación iterativa:

- ajustar el ángulo del filtro varias veces para que la coincidencia ponderada espectral alcance a (△ menos del 15%)

(3) ajuste de la uniformidad de la irradiancia

1. prueba de red:

- dividir el plano de prueba en una cuadrícula de 10 x 10 y medirlo punto a punto con una batería de referencia de nivel de calibración (como la célula de referencia fotovoltaica, clase aa)

- registrar el máximo (vmax), el mínimo (vmin) y la desviación estándar (sigma)

2. optimización de la uniformidad:

- ajustar la altura del integrador y cambiar el ángulo de divergencia de la luz

- ajuste fino del ángulo del espejo secundario para compensar la atenuación del borde

Parámetros de ajuste típicos: el integrador está a 150 - 200 mm de la superficie de prueba, con un ángulo de divergencia de ± 1,5 °

3. criterios de verificación:

- coeficiente de uniformidad u = (1 - Sigma / vavg) × 100% > 98%

(4) calibración cuantitativa de la irradiancia

1. se hace referencia al método de la batería:

- selección de baterías de referencia de nivel de calibración rastreadas por el NIST (como Fraunhofer ISE ¿ 535)

- Medición de la corriente de cortocircuito ISC en condiciones de prueba estándar (stc, 25 ° C / 1000w / M m2)

- calcular la irradiancia real e = ISC / K de acuerdo con la sensibilidad de la batería de referencia K (μa / (w / M m2)

2. verificación del dosímetro:

- Verificación de la acumulación de irradiación con dosímetros químicos (como la tira de prueba Robertson - berger)

- comparación de la exposición teórica con los valores medidos, el error debe ser inferior a ± 3%

V) calibración del control de temperatura

1. control de temperatura de la cavidad:

- configuración de los parámetros de la EIP del sistema de control de temperatura (valores típicos: P = 50%, i = 0,5, d = 0,1)

- monitorear la temperatura de la cavidad a través del sensor pt100, la fluctuación debe ser < ± 0,5 ° C / min

2. monitoreo de la temperatura de la muestra:

- disposición de conjuntos de termómetros en el plano de prueba para monitorear en tiempo real el campo de temperatura de la superficie de la muestra

- activar el sistema de refrigeración activa (refrigerado por agua / peltier) y mantener la temperatura de la muestra en 25 ± 1 ° C

3. puntos clave de la depuración de escenas especiales

(1) modo de prueba de pulso

1. ajuste la frecuencia de destello de la lámpara de xenón (típica 1 - 20hz)

2. activación simultánea del monitor para recoger la respuesta instantánea de la batería

3. verifique el ancho del pulso y el tiempo de subida (tr < 1 ms)

(2) simulación multiespectral

1. cambiar el Grupo de filtros tunables (por ejemplo, la banda de 400 - 1100 nm)

2. distribución de la Potencia espectral de calibración por banda (clasificación CIE s0.5)

3. verificar la insensibilidad del ángulo (cambio del ángulo de incidencia ± 60 °, fluctuación de salida inferior al 5%)

IV. sistema de garantía de calidad

1. mantenimiento periódico:

- cambio de lámparas de xenón cada 200 horas

- limpieza mensual del prisma del integrador (borrado con alcohol)

- baterías de referencia para su inspección anual (laboratorio NPL / jcrpr)

2. análisis de la incertidumbre:

- incertidumbre extendida u ≤ 2,5% (k = 2)

- principales fuentes de contribución: estabilidad de la batería de referencia (35%), desajuste espectral (25%), medición de uniformidad (20%)

3. manejo de anomalías:

- comprobar el caudal de agua de refrigeración en caso de mutación por irradiación (> 3l / min)

- limpieza de la superficie del filtro en caso de desplazamiento espectral (sin residuos de fibra)