Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 12678-1-1:2020 IEC 60904-1-1:2017 Thiết bị quang điện - Phần 1-1: Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12678-1-1:2020

IEC 60904-1-1:2017

THIẾT BỊ QUANG ĐIỆN - PHẦN 1-1: PHÉP ĐO ĐẶC TÍNH DÒNG ĐIỆN-ĐIỆN ÁP CỦA THIẾT BỊ QUANG ĐIỆN NHIỀU LỚP TIẾP GIÁP

Photovoltaic devices - Part 1-1: Measurement of current-voltage characteristics of multi-junction photovoltaic (PV) devices

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Xem xét chung

5  Yêu cầu chung đối với phép đo

6  Trang thiết bị

7  Điều kiện đo

8  Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp

9  Phân tích dữ liệu

10  Báo cáo

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 12678-1-1:2020 hoàn toàn tương đương với IEC 60904-1-1:2017;

TCVN 12678-1-1:2020 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Quốc gia TCVN/TC/E13 Năng lượng tái tạo biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 12678 (IEC 60904), Thiết bị quang điện, gồm các phần sau:

- TCVN 12678-1:2020 (IEC 60904-1:2006), Phần 1: Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp quang điện

- TCVN 12678-1-1:2020 (IEC 60904-1-1:2017), Phần 1-1: Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp quang điện của thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp

- TCVN 12678-2:2020 (IEC 60904-2:2015), Phần 2: Yêu cầu đối với thiết bị chuẩn quang điện

- TCVN 12678-3:2020 (IEC 60904-3:2019), Phần 3: Nguyên lý đo dùng cho thiết bị quang điện mặt đất với dữ liệu phổ bức xạ chuẩn

- TCVN 12678-4:2020 (IEC 60904-4:2049), Phần 4: Thiết bị chuẩn quang điện - Quy trình thiết lập liên kết chuẩn hiệu chuẩn

- TCVN 12678-5:2020 (IEC 60904-5:2011), Phần 5: Xác định nhiệt độ tương đương của tế bào của thiết bị quang điện bằng phương pháp điện áp hở mạch

- TCVN 12678-7:2020 (IEC 60904-7:2019), Phần 7: Tính toán hiệu chỉnh sự không phù hợp phổ đối với các phép đo của thiết bị quang điện

- TCVN 12678-8:2020 (IEC 60904-8:2014), Phần 8: Phép đo đáp ứng phổ của thiết bị quang điện

- TCVN 12678-8-1:2020 (IEC 60904-8-1:2017), Phần 8-1: Phép đo đáp ứng phổ của thiết bị quang điện (PV) nhiều lớp tiếp giáp

- TCVN 12678-9:2020 (IEC 60904-9:2007), Phần 9: Yêu cầu về tính năng của bộ mô phỏng mặt trời

- TCVN 12678-10:2020 (IEC 60904-10:2009), Phần 10: Phương pháp đo độ tuyến tính

THIẾT BỊ QUANG ĐIỆN - PHẦN 1-1: PHÉP ĐO ĐẶC TÍNH DÒNG ĐIỆN-ĐIỆN ÁP CỦA THIẾT BỊ QUANG ĐIỆN NHIỀU LỚP TIẾP GIÁP

Photovoltaic devices - Part 1-1: Measurement of current-voltage characteristics of multi-junction photovoltaic (PV) devices

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các quy trình đo đặc tính dòng điện-điện áp của các thiết bị quang điện (PV) nhiều lớp tiếp giáp trong ánh sáng mặt trời tự nhiên hoặc mô phỏng. Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho các tế bào quang điện đơn lẻ, cụm lắp ráp của các tế bào quang điện hoặc môđun quang điện. Tiêu chuẩn này chủ yếu dành cho các thiết bị không hội tụ, nhưng có thể áp dụng một phần cho các thiết bị quang điện hội tụ nhiều lớp tiếp giáp. Một điều kiện tiên quyết thiết yếu là đáp ứng phổ của các thiết bị nhiều lớp tiếp giáp mà phép đo được đề cập trong TCVN 12678-8-1 (IEC 60904-8-1).

Yêu cầu đối với phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang điện một lớp tiếp giáp được đề cập trong TCVN 12678-1 (IEC 60904-1), tiêu chuẩn này mô tả các yêu cầu bổ sung để đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp.

Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho các thiết bị quang điện được thiết kế để sử dụng dưới bức xạ tập trung nếu chúng được đo mà không có hệ thống quang học hội tụ và được bức xạ bằng cách sử dụng bức xạ trực tiếp bình thường và hiệu chỉnh sự không phù hợp với phân bố phổ bức xạ trực tiếp bình thường chuẩn. Phân bố phổ bức xạ chuẩn được cho trong TCVN 12678-3 (IEC 60904-3).

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.

TCVN 12678-1 (IEC 60904-1), Thiết bị quang điện - Phần 1: Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp quang điện

TCVN 12678-2 (IEC 60904-2), Thiết bị quang điện - Phần 2: Yêu cầu đối với thiết bị chuẩn quang điện

TCVN 12678-3 (IEC 60904-3), Thiết bị quang điện - Phần 3: Nguyên lý đo dùng cho thiết bị quang điện mặt đất với dữ liệu phổ bức xạ chuẩn

TCVN 12678-4 (IEC 60904-4), Thiết bị quang điện - Phần 4: Thiết bị chuẩn quang điện - Quy trình thiết lập liên kết chuẩn hiệu chuẩn

TCVN 12678-7 (IEC 60904-7), Thiết bị quang điện - Phần 7: Tính toán hiệu chỉnh sự không phù hợp phổ đối với các phép đo của thiết bị quang điện

TCVN 12678-8 (IEC 60904-8), Thiết bị quang điện - Phần 8: Phép đo đáp ứng phổ của thiết bị quang điện

TCVN 12678-8-1 (IEC 60904-8-1), Thiết bị quang điện - Phần 8-1: Phép đo đáp ứng phổ của thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp

TCVN 12678-9 (IEC 60904-9), Thiết bị quang điện - Phần 9: Yêu cầu về tính năng của bộ mô phỏng mặt trời

IEC 60891, Procedures for temperature and irradiance corrections to measured I-V characteristics (Quy trình hiệu chỉnh các đặc tính I-V đo được theo nhiệt độ và bức xạ)

IEC TS 61836, Solar photovoltaic energy systems - Terms, definitions and symbols (Hệ thống năng lượng quang điện mặt trời - Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu)

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa trong IEC TS 61836 và thuật ngữ và định nghĩa dưới đây.

3.1

Tiếp giáp giới hạn dòng điện (current limiting junction)

Lớp tiếp giáp trong một thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp trong đó, ở điều kiện chiếu sáng đã cho, tạo ra dòng quang điện thấp nhất.

4  Xem xét chung

Quy trình đối với phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang điện một lớp tiếp giáp được mô tả chi tiết trong TCVN 12678-1 (IEC 60904-1). Quy trình đối với phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp dựa trên cùng nguyên tắc cơ bản, nhưng yêu cầu một số yếu tố bổ sung, được mô tả trong tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn này mô tả các xem xét, yêu cầu và quy trình bổ sung cho các phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp dựa trên các nguyên tắc đo của thiết bị quang điện một lớp tiếp giáp.

Do đó, các quy định trong TCVN 12678-1 (IEC 60904-1) cũng có giá trị đối với phép đo thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp trừ khi được sửa đổi rõ ràng trong tiêu chuẩn này.

Các thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp bao gồm hai hoặc nhiều lớp tiếp giáp nối tiếp. Nói chung, chỉ có thể xác định các đặc tính dòng điện-điện áp của toàn bộ thiết bị. Tuy nhiên, có thể hữu ích để định lượng dòng quang điện cùng với từng lớp tiếp giáp riêng rẽ và sự biến đổi quá mức của dòng điện với điện áp trong các đặc tính dòng điện-điện áp giữa điểm ngắn mạch và điểm công suất lớn nhất có thể chỉ ra sự nối sun của từng lớp tiếp giáp. Để hiểu tính năng của một thiết bị nhiều lớp tiếp giáp dưới các phổ khác nhau, cần mô tả đặc điểm của từng lớp tiếp giáp trong nó.

Ghép nối phát quang có thể có mặt và ảnh hưởng đến các phép đo. Ví dụ, ánh sáng phát ra từ một tế bào GalnP có thể được hấp thụ và tạo ra dòng quang điện trong một lớp tiếp giáp GaAs nằm bên dưới. Tương tự, một photon phát ra từ một tế bào GaAs có thể được hấp thụ và tạo ra dòng quang điện trong một lớp tiếp giáp Ge bên dưới. Đối với các tế bào có hiệu suất tương đối cao, việc ghép nối giữa các tế bào theo cách này có thể gây ra những thay đổi không đáng kể trong dòng điện đo được ở một số điều kiện. Để biết chi tiết xem thư mục tài liệu tham khảo.

Đối với các thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp có các đấu nối riêng biệt cho từng lớp tiếp giáp, có thể đo các đặc tính dòng điện-điện áp của từng lớp tiếp giáp và tuân theo quy trình đối với các thiết bị một lớp tiếp giáp (TCVN 12678-1 (IEC 60904-1)) sử dụng các đấu nối thích hợp.

5  Yêu cầu chung đối với phép đo

Yêu cầu chung đối với phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp giống với các yêu cầu đối với thiết bị một lớp tiếp giáp được cho trong TCVN 12678-1 (IEC 60904-1).

Do việc nối nối tiếp của các lớp tiếp giáp trong thiết bị nhiều lớp tiếp giáp, các đặc tính dòng điện-điện áp được đo là một hàm phức tạp của dòng quang điện được tạo ra trong từng lớp tiếp giáp. Do đó, các điều kiện đo đối với thiết bị nhiều lớp tiếp giáp cần cố gắng tạo ra dòng quang điện trong từng lớp tiếp giáp tương tự như các điều kiện sẽ được tạo ra trong lớp tiếp giáp đó dưới sự phân bố phổ bức xạ chuẩn. Nói chung, điều này có thể đạt được với phân bố phổ bức xạ thử nghiệm gần với phân bố phổ bức xạ chuẩn ví dụ như được cung cấp bởi ánh sáng mặt trời trong điều kiện thích hợp hoặc với bộ mô phỏng mặt trời có thể điều chỉnh được phổ bức xạ. Tuy nhiên, điều kiện đo sẽ không bao giờ hoàn hảo và sai lệch so với điều kiện chuẩn. Tiêu chuẩn này thiết lập giới hạn độ lệch cho phép để có được các phép đo hợp lệ. Độ lệch nhỏ hơn là tốt hơn, nhưng có thể không đạt được trong mọi trường hợp.

Trong mọi trường hợp, độ lệch của các điều kiện đo so với các điều kiện chuẩn phải được tính đến trong phân tích độ không đảm bảo đo.

Lớp tiếp giáp có dòng quang điện được tạo ra thấp nhất được gọi là tiếp giáp giới hạn dòng điện. Trong mọi trường hợp, các điều kiện đo cần được chọn sao cho tiếp giáp giới hạn dòng điện trong phân bố phổ bức xạ thử nghiệm giống như điều kiện dưới sự phân bố phổ bức xạ chuẩn.

Ngoài ra nhưng không bắt buộc, để mô tả đặc điểm đầy đủ hơn của thiết bị nhiều lớp tiếp giáp, các phép đo có thể được thực hiện với từng lớp tiếp giáp đóng vai trò là tiếp giáp giới hạn dòng điện. Các đường cong I-V tổng hợp được sử dụng để xác định dòng quang điện và sự nối sun hiệu quả của lớp tiếp giáp đó. Để biết chi tiết, xem thư mục tài liệu tham khảo (Meusel et al., 2002).

Đối với các phép đo tùy chọn bổ sung này, tốt nhất là sử dụng một bộ mô phỏng có phân bố phổ bức xạ có thể điều chỉnh. Tuy nhiên, về nguyên tắc, ánh sáng mặt trời tự nhiên cũng thích hợp (sử dụng sự biến đổi của phổ bức xạ với khối không khí), nhưng có thể không thực hiện được.

6  Trang thiết bị

6.1  Yêu cầu chung đối với cường độ bức xạ

6.1.1  Yêu cầu chung

Các bộ mô phỏng mặt trời được sử dụng để đo thiết bị nhiều lớp tiếp giáp phải là cấp AAA theo TCVN 12678-9 (IEC 60904-9). Đối với phép đo được thực hiện bằng ánh sáng mặt trời tự nhiên, các điều kiện phải đáp ứng các yêu cầu tương tự. Độ nhạy phổ của thiết bị nhiều lớp tiếp giáp có thể bao trùm dải bước sóng rộng hơn so với quy định trong TCVN 12678-9 (IEC 60904-9) để xác định phân loại phù hợp phổ của bộ mô phỏng mặt trời. Trong trường hợp đó, thêm các dải bước sóng bổ sung 200 nm cho mỗi dải cho đến khi toàn bộ dải bước sóng đáp ứng phổ của thiết bị nhiều lớp tiếp giáp được bao trùm. Bộ mô phỏng phải đáp ứng cho tất cả các dải bước sóng theo tiêu chí tương ứng cho cấp A đối với sự phù hợp phổ như được xác định trong TCVN 12678-9 (IEC 60904-9).

Phổ bức xạ tương đối của phân bố phổ bức xạ thử nghiệm phải được đo bằng máy đo phổ bức xạ trên toàn bộ dải bước sóng của đáp ứng phổ của thiết bị nhiều lớp tiếp giáp. Đối với các phép đo dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên, phổ bức xạ phải được đo đồng thời với các phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị thử nghiệm. Đối với ánh sáng mặt trời mô phỏng, phổ bức xạ cũng có thể được đo trước hoặc sau khi đo các đặc tính dòng điện-điện áp. Trong trường hợp này, sự ổn định về thời gian của phổ bức xạ của ánh sáng mặt trời mô phỏng sẽ được xem xét trong phân tích độ không đảm bảo đo. Đối với các bộ mô phỏng mặt trời xung không chỉ xem xét độ lặp lại từ xung này sang xung khác mà còn phải xem xét tính ổn định của phổ bức xạ trong một xung và phải xét đến tính đồng nhất không gian của phổ bức xạ trên mặt phẳng.

6.1.2  Bộ mô phỏng mặt trời có phổ bức xạ điều chỉnh được

Bộ mô phỏng mặt trời có phổ bức xạ điều chỉnh được ưu tiên cho các phép đo của các thiết bị nhiều lớp tiếp giáp. Những bộ mô phỏng như vậy thường là những bộ mô phỏng nhiều nguồn hoặc được trang bị các bộ lọc quang biến đổi. Trong một bộ mô phỏng nhiều nguồn, nên có ít nhất một nguồn cho từng lớp tiếp giáp trong thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp, đóng góp chủ yếu trong dải bước sóng nơi tiếp giáp tương ứng đáp ứng. Ngoài ra, đối với các bộ mô phỏng có số lượng nguồn nhỏ hơn (bao gồm cả một nguồn), có thể thay đổi phổ bức xạ bằng cách đặt các bộ lọc quang thích hợp giữa nguồn sáng và thiết bị cần thử nghiệm. Cũng có thể thay đổi phổ bức xạ bằng cách đặt các mức công suất khác nhau của các bộ mô phỏng một nguồn.

6.1.3  Bộ mô phỏng mặt trời với phổ bức xạ cố định

Các bộ mô phỏng mặt trời một nguồn thường có phổ bức xạ cố định, nhưng tổng cường độ bức xạ của chúng thường có thể thay đổi. Tuy nhiên, phổ bức xạ có thể thay đổi theo tổng cường độ bức xạ; do đó, phổ bức xạ phải được xác định trong các chế độ đặt giống hệt với chế độ được sử dụng cho phép đo dòng điện-điện áp. Các bộ mô phỏng như vậy chỉ thích hợp để đo thiết bị nhiều lớp tiếp giáp nếu chúng đáp ứng các yêu cầu ở 7.3.

6.1.4  Ánh sáng mặt trời tự nhiên

Ánh sáng mặt trời tự nhiên cung cấp một dải giới hạn của bức xạ tổng và phổ bức xạ. Sự thay đổi phụ thuộc vào khối không khí và điều kiện khí quyển xuất hiện vào các thời điểm khác nhau trong một ngày hoặc vào các ngày trong các mùa khác nhau. Tuy nhiên, trong điều kiện thực tế, sẽ rất khó để sử dụng một cách có hệ thống các thay đổi này đối với các phép đo. Tuy nhiên, ánh sáng mặt trời tự nhiên trong điều kiện thích hợp cung cấp phân bố phổ bức xạ phù hợp sát với phân bố phổ bức xạ chuẩn. Khi các yêu cầu của 7.3 được đáp ứng, ánh sáng mặt trời tự nhiên là thích hợp để đo các thiết bị nhiều lớp tiếp giáp.

6.2  Thiết bị chuẩn

Thiết bị chuẩn đáp ứng các yêu cầu của TCVN 12678 2 (IEC 60904-2) và TCVN 12678-4 (IEC 60904-4) phải được chọn theo một trong ba khả năng sau:

a) n thiết bị chuẩn thành phần, từng thiết bị này là phù hợp về đáp ứng phổ với lớp tiếp giáp tương ứng trong thiết bị quang điện n lớp tiếp giáp cần thử nghiệm. Đáp ứng phổ được coi là phù hợp khi việc hiệu chỉnh sự không phù hợp phổ (giữa thiết bị chuẩn thành phần và lớp tiếp giáp tương ứng đối với phân bố phổ bức xạ thử nghiệm và phân bố phổ bức xạ chuẩn) được xác định theo TCVN 12678-7 (IEC 60904-7) trong phạm vi ± 1 %. Đây là lựa chọn được ưu tiên khi sử dụng các bộ mô phỏng mặt trời có thể điều chỉnh, vì thuận tiện trong việc điều chỉnh và giảm độ không đảm bảo đo trong phép đo phổ bức xạ;

b) n thiết bị chuẩn thành phần, từng thiết bị này xấp xỉ đáp ứng phổ của lớp tiếp giáp tương ứng trong thiết bị quang điện n lớp tiếp giáp cần thử nghiệm. Đáp ứng phổ được coi là gần đúng khi việc hiệu chỉnh sự không phù hợp phổ (giữa thiết bị chuẩn thành phần và lớp tiếp giáp tương ứng đối với phân bố phổ bức xạ thử nghiệm và phân bố phổ bức xạ chuẩn) được xác định theo TCVN 12678-7 (IEC 60904-7) trong phạm vi ± 5 %. Đây là lựa chọn ưu tiên đặc biệt khi sử dụng các bộ mô phỏng mặt trời có thể điều chỉnh, khi các thiết bị chuẩn thành phần phù hợp (xem a) ở trên) không có sẵn. Lựa chọn này vẫn thuận tiện nhưng lại tăng độ không đảm bảo đo do việc xác định sự không phù hợp phổ dư;

c) một thiết bị chuẩn băng thông rộng (ví dụ như tinh thể silic) là lựa chọn được ưu tiên cho phép đo dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên. Trong trường hợp này, việc hiệu chỉnh sự không phù hợp phổ là nhỏ và có thể xác định được phổ bức xạ với độ chính xác đủ để hạn chế sự góp phần vào độ không đảm bảo đo.

Trong khi thiết bị chuẩn phù hợp được ưu tiên hơn, chúng có thể không có sẵn, đặc biệt là đối với các công nghệ nhiều lớp tiếp giáp mới.

Thiết bị chuẩn thành phần có thể được chế tạo từ thiết bị chuẩn tiêu chuẩn (ví dụ như tinh thể siiic) bằng cách thêm các bộ lọc quang phù hợp để có đáp ứng phổ kết hợp phù hợp với các lớp tiếp giáp trong thiết bị nhiều lớp tiếp giáp. Một cách khác, các thiết bị chuẩn thành phần như vậy có thể có cùng công nghệ với thiết bị nhiều lớp tiếp giáp, nhưng với các tiếp giáp khác bị vô hiệu hóa về điện hoặc với các kết nối điện đặc biệt cho từng lớp tiếp giáp. Trong mọi trường hợp, sự ổn định của thiết bị chuẩn thành phần phải được xem xét và các quy trình xử lý và ổn định thích hợp được đưa ra.

Thiết bị chuẩn băng thông rộng có ưu điểm là có sẵn, thường có độ không đầm bảo đo hiệu chuẩn thấp hơn so với thiết bị chuẩn thành phần.

Đối với sự lựa chọn bất kỳ của thiết bị chuẩn, cần phải tính toán độ không đảm bảo đo chi tiết cho kết quả cuối cùng, xem xét độ không đảm bảo đo hiệu chuẩn của (các) thiết bị chuẩn, độ trôi của giá trị hiệu chuẩn cũng như độ không đảm bảo đo khi xác định điều kiện đo với các thiết bị chuẩn này.

Cả hai thiết bị chuẩn băng thông rộng và thiết bị tham chiếu thành phần đều là các thiết bị một lớp tiếp giáp. Không thể sử dụng thiết bị chuẩn nhiều lớp tiếp giáp (ví dụ môđun chuẩn nhiều lớp tiếp giáp), vì các điều kiện đo khác nhau có thể mang lại cùng một đầu ra kết hợp của thiết bị đó. Do đó, việc điều chỉnh điều kiện đo để mang lại giá trị hiệu chuẩn của thiết bị chuẩn nhiều lớp tiếp giáp như vậy không đảm bảo các điều kiện đo chính xác cho thiết bị được thử nghiệm.

7  Điều kiện đo

7.1  Xem xét chung

Các điều kiện đo đối với đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị nhiều lớp tiếp giáp đòi hỏi sự chú ý nhiều hơn so với thiết bị một lớp tiếp giáp vì kết quả đo đối với thiết bị nhiều lớp tiếp giáp dễ bị ảnh hưởng khi điều kiện đo lệch khỏi điều kiện chuẩn.

Các tham số được tính toán như mô tả dưới đây phải tuân thủ các giới hạn đã cho, xác định các điều kiện đo cho phép. Các tham số tính toán cũng phải được báo cáo với kết quả đo như được nêu trong Điều 10.

Việc lựa chọn đúng các điều kiện đo sẽ tránh hoặc giảm thiểu biên độ hiệu chỉnh được áp dụng cho các đặc tính dòng điện-điện áp đo được (xem Điều 9). Trong mọi trường hợp, cần phải phân tích chi tiết về độ không đảm bảo đo.

7.2  Tham số

Các đại lượng dưới đây phải được tính toán dựa trên đáp ứng phổ đo được (TCVN 12678-8 (IEC 60904-8) và TCVN 12678-8-1 (IEC 60904-8-1)) của từng lớp tiếp giáp trong thiết bị nhiều lớp tiếp giáp, đáp ứng phổ của các thiết bị chuẩn và phổ thử nghiệm và phổ chuẩn:

• sự phù hợp của bức xạ hiệu quả so với bức xạ chuẩn:

Trong đó:

i  là chỉ số lớp tiếp giáp;

Z_i  là hệ số phù hợp đối với lớp tiếp giáp thứ i;

G_ref  là bức xạ chuẩn;

G_i,meas  là bức xạ được đo bằng thiết bị chuẩn thứ i (trong trường hợp một thiết bị chuẩn duy nhất, đại lượng này bằng nhau đối với từng lớp tiếp giáp);

MM_i  là hệ số không phù hợp cho lớp tiếp giáp thứ i đối với thiết bị chuẩn thứ i, phân bố phổ bức xạ thử nghiệm và phân bố phổ bức xạ chuẩn, được tính theo TCVN 12678-7 (IEC 60904-7).

Z  phải được tính đối với tất cả các lớp tiếp giáp. Đại lượng này về cơ bản đại diện cho sự phù hợp giữa bức xạ hiệu quả (TCVN 12678-7 (IEC 60904-7)) trong quá trình đo và phân bố phổ bức xạ chuẩn, có tính đến sự không phù hợp phổ.

Ngoài ra, các đại lượng sau có thể có ích, nhưng việc tính toán chúng là tùy chọn:

• dòng điện được tạo ra trong từng lớp tiếp giáp

trong đó:

j_i  là dòng điện của lớp tiếp giáp thứ i;

A_i  là diện tích hoạt động của lớp tiếp giáp;

SR_i  là đáp ứng phổ tuyệt đối;

G_i  là phổ bức xạ (cho cả bức xạ chuẩn G_ref cũng như bức xạ G_meas, theo đó đặc tính dòng điện-điện áp được đo);

λ  là chiều dài bước sóng;

• tiếp giáp giới hạn dòng điện:

• cân bằng dòng điện giữa các lớp tiếp giáp:

Việc tính toán trong công thức (2) nói chung đòi hỏi đáp ứng phổ tuyệt đối. Tuy nhiên, nếu đáp ứng phổ của tất cả các lớp tiếp giáp được biết trên cùng một tỷ lệ tương đối, thì các tính toán vẫn có ý nghĩa.

7.3  Điều kiện đo

Các điều kiện sau đây phải được đáp ứng trong các phép đo đặc tính dòng điện-điện áp:

• hệ số phù hợp Z_i đối với tất cả các lớp tiếp giáp nằm trong khoảng 1,00 ± 0,03. Sai lệch so với 1 đơn vị càng nhỏ thì độ không đảm bảo đo càng nhỏ và chất lượng của phép đo càng cao. Do đó, sự phù hợp 1,00 ± 0,01 cần được đặt mục tiêu nhưng có thể không đạt được cho tất cả các trường hợp.

Ngoài ra, các điều kiện sau đây phải được đáp ứng. Việc xác định chúng là có ích nhưng không bắt buộc.

• tiếp giáp giới hạn dòng điện dưới phân bố phổ bức xạ thử nghiệm giống như dưới phân bố phổ bức xạ chuẩn.

• sự cân bằng dòng điện Bal_ij giữa tất cả các tổ hợp của các lớp tiếp giáp thống nhất trong phạm vi ± 5 % dưới phân bố phổ bức xạ thử nghiệm đối với phân bố phổ bức xạ chuẩn. Sự thống nhất tốt hơn sẽ giảm độ không đảm bảo đo.

Trong mọi trường hợp, phải thực hiện phân tích về độ không đảm bảo đo phát sinh từ sai lệch dư.

8  Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp

8.1  Phép đo với phổ bức xạ điều chỉnh được

Khi điều chỉnh phổ bức xạ, mục đích là điều chỉnh bộ mô phỏng mặt trời sao cho bức xạ hiệu quả (xem TCVN 12678-7 (IEC 60904-7)) bằng với bức xạ chuẩn cho tất cả n lớp tiếp giáp trong thiết bị cần thử nghiệm, tức là đáp ứng yêu cầu cho Z_i từ 7.3. Điều này đạt được thuận tiện nhất bằng cách sử dụng n thiết bị chuẩn thành phần phù hợp. Tuy nhiên, điều này cũng có thể đạt được với một thiết bị chuẩn băng thông rộng tính toán Z_i dựa trên phổ bức xạ của phân bố phổ bức xạ thử nghiệm. Sử dụng thiết bị chuẩn băng thông rộng khó đo hơn và dẫn đến độ không đảm bảo đo lớn hơn. Việc sử dụng n thiết bị chuẩn thành phần xấp xỉ đáp ứng phổ của n lớp tiếp giáp là một sự thỏa hiệp giữa hai phương pháp.

Trong thực tế, phổ bức xạ của bộ mô phỏng được điều chỉnh cho đến khi các hệ số phù hợp Z_i đối với tất cả các lớp tiếp giáp đáp ứng các yêu cầu của 7.3. Sau khi điều chỉnh phổ bức xạ, đo đặc tính dòng điện-điện áp trên thiết bị nhiều lớp tiếp giáp.

Ngoài ra, nhưng tùy chọn, phép đo cần được lặp lại bằng cách sử dụng các phổ khác nhau để cho phép từng lớp tiếp giáp của thiết bị lần lượt giới hạn dòng quang điện, sao cho đặc tính dòng điện-điện áp sẽ phản ánh chủ yếu tính năng của tiếp giáp giới hạn.

8.2  Phép đo với phổ bức xạ cố định và ánh sáng mặt trời tự nhiên

Phép đo này tương tự như trường hợp của các thiết bị quang điện một lớp tiếp giáp.

Đối với các bộ mô phỏng mặt trời, sự điều chỉnh duy nhất là cường độ bức xạ tổng (xem xét sự thay đổi liên quan của phổ bức xạ). Đối với các phép đo dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên, việc lựa chọn các điều kiện phù hợp là có thể.

Trong cả hai trường hợp, chỉ các phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị nhiều lớp tiếp giáp, trong đó các điều kiện đo phù hợp với 7.3, mới được chấp nhận.

9  Phân tích dữ liệu

Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp sẽ có độ không đảm bảo đo do dải điều kiện đo cho phép theo 7.3. Tất cả những yếu tố khác đều bằng nhau, độ không đảm bảo đo càng nhỏ thì các điều kiện đo càng được đáp ứng.

Trong trường hợp đã biết tiếp giáp giới hạn dòng điện, kết quả đo có thể được cải thiện bằng cách chuyển đặc tính dòng điện-điện áp đo được thành bức xạ chuẩn (tức là hiệu chỉnh độ lệch của Z_i so với 1) đối với tiếp giáp giới hạn dòng điện.

Khi chưa biết tiếp giáp giới hạn dòng điện, không được thực hiện hiệu chỉnh trừ trường hợp đặc biệt sau đây. Khi tất cả Z_i lệch so với 1 theo cùng một hướng (ví dụ Z₁ = 1,02 và Z₂ = 1,03 đối với thiết bị hai lớp tiếp giáp), đường cong I-V có thể được chuyển thành Z trung bình (trong ví dụ Z = 1,025) sao cho các đặc tính hiệu chỉnh Z₁ = 0,995 và Z₂ = 1,005. Điều này sẽ làm giảm độ không đảm bảo đo tổng của kết quả cuối cùng. Không được thực hiện sự chuyển đổi đường cong đối với nhiệt độ.

Trong trường hợp không có các điều khoản khác, IEC 60891 được sử dụng cho mục đích chuyển đổi đương cong. Các tham số cần thiết phải được xác định theo IEC 60891 trong các điều kiện thí nghiệm gần với các điều kiện được sử dụng để đo đặc tính dòng điện-điện áp được điều chỉnh (đặc biệt, với cùng một tiếp giáp giới hạn dòng điện). Bất kỳ quy trình chuyển đổi đường cong nào được mô tả trong IEC 60891 đều được phép.

10  Báo cáo

Sau khi hoàn thành quy trình, một báo cáo về phép đo dòng điện-điện áp phải được chuẩn bị bởi tổ chức thử nghiệm. Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm ít nhất thông tin theo yêu cầu của TCVN 12678-1 (IEC 60904-1). Ngoài ra, phải bao gồm các điều khoản sau (được quy định cho từng lớp tiếp giáp):

• Phổ bức xạ thử nghiệm là hàm của bước sóng (duy nhất cho tất cả các lớp tiếp giáp);

• Hệ số phù hợp Z_i;

• Hệ số không phù hợp MM_i;

• Bức xạ đo được G_i,meas đối với từng thiết bị chuẩn;

• Phân tích độ không đảm bảo đo có xem xét độ lệch của điều kiện đo so với điều kiện chuẩn o

Các thông tin dưới đây có thể được bao gồm:

• Nhận dạng lớp tiếp giáp giới hạn dòng điện đối với cả phổ thử nghiệm và phổ chuẩn;

• Cân bằng dòng điện Bal_ij đối với tất cả các lớp tiếp giáp.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] M. A. Steiner and J. F. Geisz, "Non-linear luminescent coupling in series-connected multijunction solar cells", Appl. Phys. Lett. 100, 251106,2012

[2] S. R. Kurtz, K. Emery and J. M. Olson, "Methods for analysis of two-junction, two-terminal photovoltaic devices", Proc. Of First WCPEC, Hawaii,1994, pp. 1733-1737

[3] M. Meusel, R. Adelhelm, F. Dimroth, A.W. Bett, and W. Warta, Spectral Mismatch Correction and Spectrometric Characterization of Monolithic III-V Multi-Junction Solar Cells. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2002, 10(4): pp. 243-255

[4] M. Pravettoni, A. Virtuani, K. Keller, M. Apolloni, and H. Müllejans, "Spectral mismatch effect to the open-circuit voltage in the indoor characterization of multi-junction thin-film photovoltaic modules", Proc. 39th IEEE PVSC, Tampa 2013, pp. 706-711