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先进太阳光模拟器之性能及其延伸应用

2014-12-31 11:54| 发布者: echo| 查看: 279060| 评论: 0|来自: 乐利士实业股份有限公司

摘要: 摘要—利用光纤之导光及可挠区之特性,将原本能量集中之光源均匀分布于照射面积上,成为提供生产在线之太阳能发电模块进行发电效率检测之瞬态型太阳光模拟器系统。开发出太阳能模块生产在线所需之先进太阳光模拟器, ...
       III. 性能测试
       根据IEC规范,太阳光模拟器的等级判定主要考虑三项特性:(1)光谱(2)不均匀性(3)瞬时不稳定度。要达到A级标准必须符合(1)光谱合致度在±25%之间(2)不均匀度≤ ±2%(3)瞬时不稳定度≤ ±2%。
       经过滤光片的修正,此设备的光谱数据如图二,光谱之量测范围从300nm ~ 1300nm,各波段和AM1.5G的能量差异皆在25%之内,符合规范之A级要求

图二、太阳光模拟器之光谱

       我们将2m x 1.5m的测试面积分成9x10格,每格的尺寸为16.7cm x 20cm,以六吋太阳能电池分别测量每一格的照度,结果如图,显示不均匀性在2%以内。由此我们也可以确认此设备的有效面积不小于2m x 1.5m。

图三、太阳光模拟器之不均匀性

       瞬时稳定度的量测结果如图四,从图中可明显看到闪光时间长度超过10ms,瞬时稳定度为0.36%,远优于规范要求的2%。

图四、太阳光模拟器之瞬时不稳定度

       使用在生产在线的检测设备一般会以GRR(Gauge Repeatability and Reproducibility)值来评估该设备的的量测能力,并以此统计分析结果作为对操作者和量测设备变异状况之改善参考。GRR值若超过30%代表该检测设备对待测物的鉴别能力不足。为了完成设备的GRR测试,我们以厂内两位同仁担任操作员进行模拟,轮流对10片样品进行测试,进行三次测试循环。结果显示我们的太阳光模拟器在Isc、Voc、转换效率、F.F.等参数的GRR分别为4.36%、15.97%、13.9%、18.64%,各参数皆在可接受范围内(30%)。

       IV. 移动式太阳能模块检测系统
       利用光纤的导光特性,本设备不需要长距离的投射就能达到1.5mx2m的照射面积,经过空间配置的设计,整套系统可装载于一台3.5吨的小货车上,成为一套移动式的太阳光模拟器。在光源的能量收集上,本设备不需要光学透镜的对焦,在震动的容忍度无严格限制,也是能够装在于车上的原因之一。
       装载在车上后,我们将设备实际运行于道路上,从新北市汐止到高雄路竹再到桃园县观音,总路程长度为620公里。我们于三个地点各对同一片太阳能模块连续测量十次,观察Voc、Isc及Pmax的稳定性。结果如图五,三个地点各参数的稳定性皆在0.5%以下。而各参数在不同地点的变化也仅在1%左右,显示此设备在长程运行之后性能不受影响。

图五、(左上)设备于汐止之测量结果、(右上)设备于路竹之测量结果、(左下)设备于观音之测量结果、(右下)设备实际照片

       V. 结论
       利用光纤的导光特性,我们完成了一套先进太阳光模拟器之研发与制造。进一步地将太阳光模拟器的性能提升,符合更精准的测试要求。并且更将整套模拟器装载于车上,可实地对户外电站的发电模块进行最精确的检测。

       致谢
       感谢南部科学工业园区绿能低碳产业聚落推动计划经费之支持,计划编号”102GE01”。
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