PV कैलिब्रेशन: सोलर सिम्युलेटर को कैसे कैलिब्रेट करें

त्वरित उत्तर: सोलर सिम्युलेटर को कैलिब्रेट करना ही वह चीज़ है जो आपकी लाइन द्वारा उत्पादित प्रत्येक मॉड्यूल रेटिंग को ट्रेस करने योग्य बनाती है। कैलिब्रेशन सिम्युलेटर की इरैडिएंस और स्पेक्ट्रम को एक संदर्भ उपकरण के विरुद्ध सेट करता है ताकि 1000 W/m2 और 25 °C पर माप का अर्थ आपकी लाइन पर वही हो जो प्रमाणन प्रयोगशाला में होता है। यह प्रक्रिया IEC 60904 का पालन करती है और इसमें ज्ञात कैलिब्रेशन वाला एक संदर्भ सेल या मॉड्यूल शामिल होता है, जिसे सिम्युलेटर के अंतर्गत मापा जाता है और उसके बताए गए मान से तुलना की जाती है। मुख्य आवश्यकताएँ हैं परीक्षण तल पर स्थिर इरैडिएंस, संदर्भ से मेल खाता स्पेक्ट्रम, और नियंत्रित तापमान। विशिष्ट कार्यशील मानों में 200 W से 500 W रेंज में कैलिब्रेट किया गया संदर्भ उपकरण और लगभग 1 A तक की धारा माप शामिल हैं। कैलिब्रेशन से बाहर हो चुका सिम्युलेटर ज़ोर से विफल नहीं होता; यह चुपचाप मॉड्यूल को गलत रेटिंग देता है, इसीलिए कैलिब्रेशन अंतराल एक अनुपालन मद है।

PV मॉड्यूल निर्माण · Jerry, Ooitech द्वारा

परिचय: क्यों सोलर सिम्युलेटर कैलिब्रेशन मायने रखता है

फोटोवोल्टिक मॉड्यूल परीक्षण में, विश्वसनीय मापन एक चीज़ से शुरू होता है: एक उचित रूप से अंशांकित सौर सिम्युलेटर। यदि सिम्युलेटर आउटपुट सटीक रूप से नियंत्रित नहीं है, तो मापी गई मॉड्यूल शक्ति, धारा, और दक्षता सभी वास्तविक मान से भटक सकते हैं। ऐसे बाजार में जहां 500 W और उच्च शक्ति वाले मॉड्यूल पहले से आम हैं, यहां तक कि 0.5% की त्रुटि भी व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण हो सकती है।

सौर सिम्युलेटर एक उपकरण है जिसे नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों के तहत सूर्य के प्रकाश को पुन: उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका व्यापक रूप से PV मॉड्यूल प्रदर्शन परीक्षण के लिए उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से STC, या मानक परीक्षण स्थितियों के तहत। सरल शब्दों में, यह पेशेवर PV विद्युत परीक्षण के पीछे मुख्य प्रकाश स्रोत है।

चित्र 1 A+ A+ A+ सौर सिम्युलेटर

छवि स्रोत: इंटरनेट

STC के तहत विकिरण अंशांकन

अधिकांश प्रयोगशाला अंशांकन कार्य के लिए, पहला लक्ष्य विकिरण है। STC के तहत, सिम्युलेटर को समायोजित किया जाना चाहिए 1000 W/m² AM1.5G स्पेक्ट्रम और 25°C के सेल तापमान के साथ।

PV उद्योग में, एक WPVS सेल आमतौर पर प्राथमिक संदर्भ उपकरणके रूप में उपयोग किया जाता है। PTB या NREL जैसे योग्य मेट्रोलॉजी संस्थान AM1.5G और 1000 W/m² विकिरण के तहत WPVS सेल की अंशांकित लघु-परिपथ धारा, या Isc, प्रदान करते हैं। यह अंशांकन मान इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली के लिए अनुरेखणीय है, और इसकी अनिश्चितता लगभग 0.5% जितनी कम हो सकती है।

इस अनुरेखणीयता और स्थिरता के कारण, WPVS सेल अक्सर कम-अनिश्चितता अंशांकन मान को द्वितीयक संदर्भ उपकरणों में स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

हालांकि, मॉड्यूल-स्तरीय सौर सिम्युलेटर अंशांकन केवल सॉफ्टवेयर में एक संख्या निर्धारित करने के बारे में नहीं है। परीक्षण क्षेत्र बड़ा है, अक्सर लगभग 2.6 मी × 1.5 मी या यहां तक कि 3 मी × 2 मी. अंतिम विकिरण समायोजन से पहले, परीक्षण तल पर विकिरण वितरण को बिंदु-दर-बिंदु मापा जाना चाहिए। IEC 60904-9 के अनुसार, गैर-एकरूपता परीक्षण क्षेत्र को सिम्युलेटर परीक्षण क्षेत्र के कम से कम 80% को कवर करना चाहिए। उसके बाद, पूरे परीक्षण तल की औसत विकिरण की गणना की जा सकती है और अंशांकन के आधार के रूप में उपयोग की जा सकती है।

चित्र 2 WPVS सेल

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WPVS संदर्भ सेल निगरानी: छोटी स्थिति त्रुटियाँ मायने रखती हैं

अंशांकन के दौरान, WPVS सेल को आमतौर पर संदर्भ सेल स्थिति पर रखा जाता है ताकि सिम्युलेटर संचालन के दौरान वास्तविक समय की विकिरण की निगरानी की जा सके। WPVS सेल से वर्तमान संकेत को एक एम्पलीफायर या प्रतिरोधक के माध्यम से वोल्टेज संकेत में परिवर्तित किया जाता है, और फिर सिम्युलेटर प्रणाली द्वारा पढ़ा जाता है।

अंशांकन संबंधित सॉफ़्टवेयर पैरामीटर को समायोजित करके पूरा किया जाता है। उदाहरण के लिए, कुछ Halm सिम्युलेटर अंशांकन मान सेटिंग का उपयोग करते हैं, जबकि कुछ Pasan प्रणालियाँ संवेदनशीलता सेटिंग्स का उपयोग करती हैं। कुछ प्रणालियों में, वर्तमान और संवेदनशीलता के बीच संबंध सीधे रूपांतरण सूत्र के रूप में प्रदान किया जाता है।

लेकिन एक आसानी से अनदेखा किया जाने वाला विवरण है: संदर्भ सेल अक्सर मुख्य परीक्षण क्षेत्र के बाहर रखा जाता है। उस स्थिति पर विकिरण मॉड्यूल परीक्षण तल पर औसत विकिरण से कम हो सकती है। यदि मेट्रोलॉजी मान का उपयोग बिना मुआवजे के सीधे किया जाता है, तो मॉड्यूल परीक्षण क्षेत्र में वास्तविक विकिरण बहुत अधिक हो सकती है, जो मापी गई शक्ति को प्रभावित करेगी।

भले ही संदर्भ सेल परीक्षण क्षेत्र के अंदर रखा गया हो, समस्या पूरी तरह से गायब नहीं होती है। 1% से कम गैर-एकरूपता वाले A+ श्रेणी के सिम्युलेटर के लिए, संदर्भ सेल अक्सर परीक्षण क्षेत्र के किनारे के पास स्थित होता है। यह अभी भी लगभग 0.5% से 1% का विचलन पेश कर सकता है। PV परीक्षण में, यह एक छोटी संख्या नहीं है।

संदर्भ सेल का तापमान भी नियंत्रित करने की आवश्यकता है, जो 25°Cके करीब हो। हालांकि Isc का तापमान गुणांक आमतौर पर अपेक्षाकृत छोटा होता है, तापमान में उतार-चढ़ाव अभी भी माप अनिश्चितता में योगदान देता है। यदि सटीकता लक्ष्य है, तो तापमान प्रभाव को जितना संभव हो उतना कम किया जाना चाहिए।

चित्र 3 सौर सिम्युलेटर परीक्षण क्षेत्र और संदर्भ सेल स्थिति

विभिन्न विकिरण स्तरों पर अंशांकन

WPVS सेल न केवल स्थिर हैं; वे अच्छी रैखिकता भी प्रदान करते हैं। यह उन्हें विभिन्न प्रकाश तीव्रता स्तरों पर सिम्युलेटर विकिरण को अंशांकित करने के लिए उपयोगी बनाता है। उदाहरण के लिए, यदि लक्ष्य विकिरण 200 W/m²है, तो 1000 W/m² पर अंशांकित Isc मान को 0.2 से गुणा करके अपेक्षित संदर्भ वर्तमान प्राप्त किया जा सकता है।

ज़ेनॉन-लैंप सोलर सिमुलेटर के लिए, बड़े विकिरण परिवर्तन अक्सर विभिन्न फिल्टरों के साथ प्राप्त किए जाते हैं। फिल्टर बदलने के बाद, विकिरण की गैर-एकरूपता को फिर से मापने की सिफारिश की जाती है, क्योंकि ऑप्टिकल वितरण तीव्रता के साथ बदल सकता है।

स्पेक्ट्रल कैलिब्रेशन: ज़ेनॉन और एलईडी सिमुलेटर

ज़ेनॉन सोलर सिमुलेटर के लिए, स्पेक्ट्रम मुख्य रूप से लैंप स्रोत और ऑप्टिकल फिल्टर द्वारा निर्धारित होता है। अधिकांश प्रयोगशालाओं में, स्पेक्ट्रम को स्वतंत्र रूप से समायोजित नहीं किया जा सकता है। इसलिए, सही तरीका यह है कि परीक्षण क्षेत्र में कई स्थानों पर स्पेक्ट्रम को मापने के लिए एक कैलिब्रेटेड स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग किया जाए। IEC 60904-4 के अनुसार, कम से कम चार माप बिंदुओं की आवश्यकता होती है।

मुख्य बात यह नहीं है कि स्पेक्ट्रम केवल एक स्थान पर सही दिखे, बल्कि यह पुष्टि करना है कि सिमुलेटर प्रासंगिक परीक्षण क्षेत्र में आवश्यक स्पेक्ट्रल वर्ग को पूरा करता है।

चित्र 4 स्पेक्ट्रल माप स्थान

एलईडी-आधारित सोलर सिमुलेटर अधिक लचीले होते हैं। उनके स्पेक्ट्रल वितरण को आमतौर पर सॉफ्टवेयर के माध्यम से समायोजित किया जा सकता है, जिससे IEC 60904-9 में A+ स्पेक्ट्रल आवश्यकताओं को पूरा करना आसान हो जाता है। फिर भी, स्पेक्ट्रल विचलन, जिसे अक्सर एसपीडी-संबंधित मूल्यांकन के माध्यम से चर्चा की जाती है, को यथासंभव कम रखा जाना चाहिए।

एक व्यावहारिक चिंता यह है कि एलईडी सिमुलेटर आमतौर पर कई एलईडी सर्किट बोर्डों से बनाए जाते हैं। इससे परीक्षण तल पर ध्यान देने योग्य स्पेक्ट्रल गैर-एकरूपता हो सकती है। इस कारण से, न्यूनतम आवश्यकता पर भरोसा करने के बजाय अधिक बिंदुओं को मापना बेहतर है।

एक और महत्वपूर्ण बिंदु: एलईडी सिमुलेटर बिना फिल्टर के बड़े विकिरण परिवर्तन प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन विभिन्न विकिरण स्तरों पर उनका स्पेक्ट्रम अभी भी बदल सकता है। जब भी विकिरण सेटिंग में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, तो स्पेक्ट्रम को फिर से जांचा जाना चाहिए, न कि यह मान लिया जाए कि यह अपरिवर्तित रहेगा।

सारांश: कैलिब्रेशन पीवी मापन की नींव है

सोलर सिमुलेटर कैलिब्रेशन सटीक पीवी मॉड्यूल परीक्षण की नींव में से एक है। प्रयोगशाला में, मुख्य उद्देश्य सटीक माप प्राप्त करना और फिर उच्च-गुणवत्ता वाले कैलिब्रेशन मानों को द्वितीयक संदर्भ उपकरणों में स्थानांतरित करना है।

उत्पादन लाइनों में, कैलिब्रेशन रणनीति भिन्न हो सकती है क्योंकि गति, दोहराव, उपकरण स्थिरता, और कारखाना प्रक्रिया नियंत्रण सभी माप प्रणाली का हिस्सा बन जाते हैं। लेकिन मूल सिद्धांत वही रहता है: प्रकाश स्रोत को नियंत्रित, सत्यापित और समझा जाना चाहिए।

विकिरण कैलिब्रेशन और स्पेक्ट्रल माप दोनों के लिए सावधानीपूर्वक काम की आवश्यकता होती है। संदर्भ सेल की स्थिति, परीक्षण-क्षेत्र की असमानता, फ़िल्टर परिवर्तन, LED स्पेक्ट्रल वितरण, और तापमान नियंत्रण सभी अंतिम पावर परिणाम को प्रभावित कर सकते हैं। PV परीक्षण में, छोटी त्रुटियाँ लंबे समय तक छोटी नहीं रहतीं।

Ooitech का दृष्टिकोण

सौर मॉड्यूल उत्पादन लाइनों के साथ काम करने वाले एक उपकरण आपूर्तिकर्ता के रूप में, Ooitech सौर सिमुलेटर कैलिब्रेशन को एक बार की सेटिंग नहीं, बल्कि पूरे फैक्ट्री गुणवत्ता-नियंत्रण प्रणाली का हिस्सा मानता है। उच्च-थ्रूपुट मॉड्यूल निर्माण के लिए, IV टेस्टर और सौर सिमुलेटर को स्पष्ट कैलिब्रेशन रूटीन, स्थिर संदर्भ उपकरणों, और व्यावहारिक ऑपरेटर प्रशिक्षण के साथ मेल खाना चाहिए; अन्यथा, प्रयोगशाला की सटीकता उत्पादन-लाइन की पुनरावृत्ति में परिवर्तित नहीं हो सकती। असली चुनौती सटीकता और दैनिक निर्माण दक्षता के बीच संतुलन बनाना है, खासकर जब उन्नत मॉड्यूल प्रौद्योगिकियाँ और उच्च पावर रेटिंग छोटे माप विचलनों को अधिक दृश्यमान बना देती हैं।