This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο ΘεσσαλονίκηςΤμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ
Διπλωματική Εργασία: Μέτρηση απόδοσης φωτοβολταϊκών στοιχείων εργαστηριακά με τη
χρήση ηλιακού προσομοιώτη
Ρουμπακιάς ΗλίαςΕπιβλέπων Καθηγητής: Λιτσαρδάκης Γεώργιος
θεσσαλονίκη 2009
2/26
Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον κ.Δημήτρη Χριστόφιλο Επίκουρο
Καθηγητή του γενικού τμήματος και τον κ.Μηνά Αλεξιάδη Λέκτορα του τομέα
ηλεκτρικής ενέργειας για τη συνεργασία τους στην παρούσα διπλωματική εργασία.
3/26
- Εισαγωγικά για την απόδοση ΦΒ κυττάρων
- Μετρήσεις και υπολογισμοί Φασματικής απόκρισης ΦΒ κυττάρων
- Βαθμονόμηση Κυττάρου Αναφοράς
- Μέτρηση απόδοσης κυττάρου
- Συμπεράσματα
4/26
Γενικά στοιχεία για τις αποδόσεις των ΦΒ κυττάρων
• Κρυσταλλικού πυριτίου (single-crystal silicon). Σε μορφή κυψελίδας έχουν απόδοση 21-24%, ενώ σε μορφή πλαισίων έχουν 13-16%.
• Πολυκρυσταλικού πυριτίου (multicrystaline silicon mc-Si). Σε μορφή κυψελίδας έχει απόδοση 17-20%, ενώ σε μορφή φωτοβολταϊκού πλαισίου10-40%.
• Στοιχεία άμορφου πυριτίου (amorphous ή thin film silicon). Πρόκειται για πολύ χαμηλού κόστους παραγωγής εξαιτίας της μικρής χρησιμοποιούμενης μάζας υλικού και έχουν απόδοση 6-8%.
• Οργανικά φωτοβολταϊκά
5/26
η= V max · I max / A· E ref
Ο συντελεστής απόδοσης η εξαρτάται από:- Θερμοκρασία- Πυκνότητα ενέργειας της ακτινοβολίας- Φασματική κατανομή της πυκνότητας ενέργειας
της ακτινοβολίας
Η μέτρηση της απόδοσης μπορεί να γίνει είτε εξωτερικά είτε εργαστηριακά
Απόδοση ΦΒ κυττάρου
6/26
- Θερμοκρασία 25ºC- Πυκνότητα ενέργειας
ακτινοβολίας 1000 Wm-2
- Φασματική κατανομή πηγής AM1.5 global (ASTM G173)
Διαδικασία μέτρησης σύμφωνα με τα πρότυπα της ASTM
8/26
Φασματική απόκριση κυττάρου(spectral response)
R = I / a E- Μονάδα: A / W- Υπολογίζεται σε 12 μήκη κύματος
Απαιτείται:
- Μονοχρωματική πηγή φωτός ( μονοχρωματικά laser)- Ανιχνευτή φάσματος για το καθορισμό της ισχύος
(power meter)- Μια δεύτερη πηγή φωτός (λάμπα πυρακτώσεως)- Αμπερόμετρο για μέτρηση ρεύματος (ψηφιακό
πολύμετρο)
9/26
Φασματική απόκριση κυττάρου(spectral response)
10/26
Φασματική απόκριση κυττάρου(spectral response)
400 450 500 550 600 6500
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
wavelength(nm)
spectr
al re
sponse(A
/W)
λ(nm) Ra(A/W)
1 457,9 0,281
2 476,5 0,352
3 488 0,356
4 496,5 0,486
5 514,5 0,654
6 632,8 0,187
11/26
Θερμοκρασιακός συντελεστής κυττάρου αναφοράς
- Μέτρηση ρεύματος βραχυκύκλωσης σε διάφορες θερμοκρασίες γύρω από τους 35ºC και σε ένα εύρος τιμών ±25ºC, ενώ παράλληλα η συνολική πυκνότητα ενέργειας της ακτινοβολίας θα πρέπει να είναι :
750 Wm-2 < Εt <1100 Wm-2
y = 0,0001x +0,0422
- Η τιμή του πολυωνύμου στους 25 ºC
με αντικατάσταση προκύπτει 0,0447
άρα ο θερμοκρασιακός συντελεστής
α = 0,0001 / 0,0447 = 0,00223
T(ºC) ISC(A)
1 21 0,045
2 27 0,045
3 36 0,046
4 38 0,047
5 39,1 0,047
6 40 0,048
7 39 0,046
8 38 0,046
12/26
Έλεγχος γραμμικότητας μεταξύ ρεύματος βραχυκύκλωσης και πυκνότητας ενέργειας της
ακτινοβολίας του κυττάρου αναφοράς
- 750 Wm-2 < Εt <1100 Wm-2
- Χωρίζεται σε 4 ίσα διαστήματα- Για κάθε άκρο των διαστημάτων μέτραμε το
αντίστοιχο ρεύμα
1
2
1
n
i iin
ii
X Ym
X
2
2 1
2
1
( )
( 1)
n
i ii
n
ii
Y mXS
n X
0,02
S
m
13/26
Βαθμονόμηση κυττάρου αναφοράς
Μέτρηση:- Πυκνότητα ενέργειας της ακτινοβολίας- Ρεύμα βραχυκύκλωσης- Θερμοκρασία- Ηλιακό φάσμαΑπαιτείται:- Φασματοραδιόμετρο (μη βαθμονομημένη φωτοδίοδος)- Πυρηλιόμετρο - Θερμοζεύγη - Αμπερόμετρο - Συσκευή παραλληλοποιήσης δέσμης φωτός- Βάση στήριξης περιστρεφόμενη ώστε να ακολούθει την