PV कैलिब्रेशन: विश्वसनीय मॉड्यूल परीक्षण के लिए सौर सिम्युलेटर को कैसे कैलिब्रेट करें

परिचय: सौर सिम्युलेटर अंशांकन क्यों महत्वपूर्ण है

फोटोवोल्टिक मॉड्यूल परीक्षण में, विश्वसनीय माप एक चीज़ से शुरू होता है: एक उचित रूप से कैलिब्रेटेड सौर सिम्युलेटर। यदि सिम्युलेटर आउटपुट सटीक रूप से नियंत्रित नहीं है, तो मापा गया मॉड्यूल पावर, करंट और दक्षता सभी वास्तविक मान से भटक सकते हैं। ऐसे बाजार में जहां 500 W और उच्च शक्ति वाले मॉड्यूल पहले से ही आम हैं, 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 1000 W/m² AM1.5G स्पेक्ट्रम और 25°C सेल तापमान के साथ समायोजित किया जाना चाहिए।

PV उद्योग में, WPVS सेल का उपयोग आमतौर पर प्राथमिक संदर्भ उपकरणके रूप में किया जाता है। योग्य मेट्रोलॉजी संस्थान जैसे PTB या NREL AM1.5G और 1000 W/m² विकिरण के तहत WPVS सेल के कैलिब्रेटेड शॉर्ट-सर्किट करंट (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 ट्रेसेबिलिटी और स्थिरता के कारण, WPVS सेल का उपयोग अक्सर द्वितीयक संदर्भ उपकरणों में कम अनिश्चितता वाले अंशांकन मान को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।

हालांकि, मॉड्यूल-स्तरीय सौर सिम्युलेटर अंशांकन केवल सॉफ्टवेयर में एक संख्या सेट करने के बारे में नहीं है। परीक्षण क्षेत्र बड़ा होता है, अक्सर लगभग 2.6 m × 1.5 m या यहां तक कि 3 m × 2 m। अंतिम विकिरण समायोजन से पहले, परीक्षण तल पर विकिरण वितरण को बिंदुवार 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 किया जा सकता है।

चित्र 2 WPVS सेल

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WPVS संदर्भ सेल निगरानी: छोटी स्थिति त्रुटियां मायने रखती हैं

अंशांकन के दौरान, WPVS सेल को आमतौर पर संदर्भ सेल स्थान पर रखा जाता है ताकि सिम्युलेटर संचालन के दौरान वास्तविक समय में विकिरण की निगरानी की जा सके। WPVS सेल से करंट सिग्नल को एक एम्पलीफायर या रेसिस्टर के माध्यम से वोल्टेज सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है, और फिर सिम्युलेटर सिस्टम द्वारा पढ़ा जाता है।

अंशांकन प्रासंगिक सॉफ्टवेयर पैरामीटर को समायोजित करके पूरा किया जाता है। उदाहरण के लिए, कुछ Halm सिम्युलेटर एक अंशांकन मान सेटिंग का उपयोग करते हैं, जबकि कुछ Pasan सिस्टम संवेदनशीलता सेटिंग्स का उपयोग करते हैं। कुछ सिस्टम में, करंट 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 को अक्सर मुख्य परीक्षण क्षेत्र के बाहर रखा जाता है। उस स्थान पर विकिरण मॉड्यूल परीक्षण तल पर औसत विकिरण से कम हो सकता है। यदि मेट्रोलॉजी मान का उपयोग बिना मुआवजे के किया जाता है, तो मॉड्यूल परीक्षण क्षेत्र में वास्तविक विकिरण बहुत अधिक हो सकता है, जो मापी गई शक्ति को प्रभावित करेगा।

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

संदर्भ सेल का तापमान भी 25°Cके करीब नियंत्रित करने की आवश्यकता है। 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 कोशिकाएं न केवल स्थिर होती हैं; वे अच्छी रैखिकता भी प्रदान करती 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 धारा प्राप्त की जा सकती है।

क्सीनन-लैंप सौर सिम्युलेटर के लिए, बड़े विकिरण परिवर्तन अक्सर विभिन्न फिल्टरों के साथ प्राप्त किए जाते हैं। फिल्टर बदलने के बाद, विकिरण असमानता को फिर से मापने की सिफारिश की जाती है, क्योंकि ऑप्टिकल वितरण तीव्रता के साथ बदल सकता है।

स्पेक्ट्रल अंशांकन: क्सीनन और LED सिम्युलेटर

क्सीनन सौर सिम्युलेटर 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 विधि परीक्षण क्षेत्र में कई स्थानों पर स्पेक्ट्रम को मापने के लिए एक अंशांकित स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करना है। 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 सिम्युलेटर प्रासंगिक परीक्षण क्षेत्र में आवश्यक स्पेक्ट्रल वर्ग को पूरा करता है।

चित्र 4 स्पेक्ट्रल माप स्थान

LED-आधारित सौर सिम्युलेटर 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, जिस पर अक्सर SPD-संबंधित मूल्यांकन के माध्यम से चर्चा की जाती है, को यथासंभव कम रखा जाना चाहिए।

एक व्यावहारिक चिंता यह है कि LED सिम्युलेटर आमतौर पर कई LED सर्किट बोर्डों से बनाए जाते हैं। इससे परीक्षण तल पर ध्यान देने योग्य स्पेक्ट्रल असमानता हो सकती है। इस कारण से, न्यूनतम आवश्यकता पर निर्भर रहने के बजाय अधिक बिंदुओं को मापना बेहतर है।

एक और महत्वपूर्ण बिंदु: LED सिम्युलेटर बिना फिल्टर के बड़े विकिरण परिवर्तन प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन विभिन्न विकिरण स्तरों पर उनका स्पेक्ट्रम 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: अंशांकन PV माप की नींव है

सोलर सिम्युलेटर कैलिब्रेशन सटीक PV 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, पुनरावृत्ति, उपकरण स्थिरता और फैक्टरी 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।

इर्रेडियंस कैलिब्रेशन और स्पेक्ट्रल माप दोनों के लिए सावधानीपूर्वक कार्य की आवश्यकता होती है। संदर्भ सेल की स्थिति, परीक्षण क्षेत्र की गैर-एकरूपता, फिल्टर परिवर्तन, LED स्पेक्ट्रल वितरण और तापमान नियंत्रण सभी अंतिम शक्ति परिणाम को प्रभावित कर सकते हैं। PV परीक्षण में, छोटी त्रुटियाँ लंबे समय तक छोटी नहीं रहती हैं।

Ooitech का दृष्टिकोण

सोलर मॉड्यूल उत्पादन लाइनों के साथ काम करने वाले उपकरण आपूर्तिकर्ता के रूप में, Ooitech सोलर सिम्युलेटर कैलिब्रेशन को एक बार की सेटिंग के रूप में नहीं, बल्कि पूरे फैक्टरी गुणवत्ता-नियंत्रण प्रणाली के हिस्से के रूप में देखता है। उच्च-थ्रूपुट मॉड्यूल निर्माण के लिए, IV टेस्टर और सोलर सिम्युलेटर को स्पष्ट कैलिब्रेशन रूटीन, स्थिर संदर्भ उपकरणों और व्यावहारिक ऑपरेटर प्रशिक्षण के साथ मेल खाना चाहिए; अन्यथा, प्रयोगशाला सटीकता उत्पादन-लाइन पुनरावृत्ति में अनुवादित नहीं हो सकती है। वास्तविक चुनौती दैनिक विनिर्माण दक्षता के साथ सटीकता को संतुलित करना है, खासकर जब उन्नत मॉड्यूल प्रौद्योगिकियां और उच्च शक्ति रेटिंग छोटे माप विचलन को अधिक दृश्यमान बनाती हैं।