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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”。 |