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应用于光伏组件测试的3A级太阳模拟器的设计

2013-9-29 14:31| 发布者: echo| 查看: 23164| 评论: 0|来自: 21ic电子网

摘要: 世界光伏产能近十年内的平均增幅高达30%以上,中国已经是世界级的光伏产能大国,同时也是光伏产业增长速度最快的国家之一。我们知道,光伏发电应用在中国却非常少见,和其产能大国的身份很不相称,主要原因是光伏发 ...

       世界光伏产能近十年内的平均增幅高达30%以上,中国已经是世界级的光伏产能大国,同时也是光伏产业增长速度最快的国家之一。我们知道,光伏发电应用在中国却非常少见,和其产能大国的身份很不相称,主要原因是光伏发电的成本还是太高(约为火电发电的4倍)。

       光伏组件制造业的健康快速发展离不开光伏组件测试技术的辅佐和推动。太阳电池工艺改进、产品定型、耐候实验等都离不开光伏测试。为了使光伏测试报告具有可比性,国际组织规定了光伏器件的地面标准测试条件(简称STC),但是这只是一种理想条件,现实中不可能直接获得,所以需要一种模拟标准太阳辐射的装置来为光伏器件测试提供光照,这种用灯光来模拟太阳辐射的装置叫做太阳能模拟器。光伏组件测试尤其是太阳电池生产线上的测试,一般都是在太阳能模拟器提供的模拟光下进行的。

       1 太阳模拟器的相关标准

       (1) 国际电子电工委员会82技术委员会为地面用光伏组件的额定电气参数提出了“标准测试条件STC”,其具体规定为:

       组件温度:25℃辐照度:1000 W/m2光谱辐照分布:AMl.5(2)国际电工委员会(ⅢC)制定了太阳能模拟器的等级划分标准,见表1所示。

       2 太阳能模拟器外形结构

       为了达到较好的辐照均匀性,绝大多数测试光伏组件的太阳能模拟器体积庞大。

       图1为光均匀性计算示意图,d为点光源到测试屏的距离,r为测试半径。根据光在某点的强度和到电光源的距离平方成反比,根据IEC60904-9标准要求,计算得到满足3A级光均匀性要求的公式为:

    
       所以有d^2≥7r.一般在生产中光伏电池组件的长度可达2 m,所以不依靠其他辅助光学系统的话,d的距离要大于9.9 m,因此国际上有些设备厂家为了匀光的需要,组件测试和光源距离达13 m,距离的增加导致光的衰减非常厉害,因此需要一个庞大的电源系统,整套系统制造昂贵,能耗高。

       本设计对光学匀光系统进行专业设计,光源离组件距离2.2 m,大大减少了设备的尺寸和电源的能耗,设备外观图如2所示。 

 

       整个测试在封闭环境内进行,减少了外界光线对测试结果的影响,电池板能够自动通过流水线输入和输出,整个高度约3 m.

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