Testiranje tandemskih sončnih celic

Klasični sončni simulatorji običajno niso najbolj primeren vir svetlobe za testiranje tandemskih sončnih celic, kot so na primer perovskit/silicijeve celice, saj z njimi praviloma ni enostavno nastavitviti ustreznih ravni svetlobnega vzbujanja za vsako podcelico tandema posebej in s tem fotogeneriranega toka podcelic. Namesto tega se pogosto uporabljajo sončni simulatorji z večimi svetlobnimi viri, vendar je kalibracija takšnega simulatorja ponavljajoča in dolgotrajna.

Za namen testiranja tandemskih sončnih celic smo razvili testni sistem BCLED, ki temelji na bikromatskem LED svetlobnem viru, kateri omogoča enostavno in hitro kalibracijo ter tako olajša meritve. BCLED je bil zasnovan predvsem z namenom dolgoročnega testiranja stabilnosti tandenmskih celic. S premišljenim načrtovanjem smo poskrbeli, da je degradacija svetlobnega vira čim manjša. V primerjavi z običajnimi viri svetlobe kot sta na primer ksenonska in halogenska sijalka, ki dosežeta približno 1000 ur delovanja, je življenjska doba BCLED svetlobnega vira več kot desetkrat daljša. Z uporabo BCLED sistema v povezavi z našim sledilnikom μMPP tako lahko enostavno izvajamo dolgoročne meritve stabilnosti sončnih celic.

BCLED je sestavljen iz treh ključnih delov: bikromatskega LED svetlobnega vira, držala za vzorce ter krmilnika. Bikromatski svetlobni vir tvorita dva popolnoma neodvisna monokromatska svetlobna vira, držalo za vzorce nudi štiri testna mesta za laboratorijske sončne celice (enkapsulirane ali ne-enkapsulirane), krmilnik pa zagotavlja, da je mogoče celoten sistem nadzirati preko računalnika ter posledično merilne procese avtomatizirati.

Komponente

Bikromatski LED svetlobni vir

• modro LED polje: matrika 12 x 12, glavna valovna dolžnia 470 nm, največja gostota moči 890 W/m2 @ T=25 °C, nehomogenost = 2.7 %
• IR LED polje: matrika 7 x 7, glavna valovna dolžina 940 nm, največja gostota moči 960 W/m2 @ T=25 °C, nehomogenost = 3.9 %
• neodvisen nadzor obeh LED polji
• vse LED sijalke v polju delujejo v isti delovni točki, kar močno zmanjša možnost različne degradacije LED sijalk
• ozek 20° svetlobni snop LED sijalke zagotavlja pravokotno osetlitev
• učinkovito hlajenje svetlobnega vira zagotavlja nizko obratovalno temperaturo, s čimer podaljša življenjsko dobo vira
• nadzor temperature LED sijalk in njihovega toka ponuja dodatne informacije o delovanju

Držalo vzorcev

• 7.5 x 7.5 cm2 veliko območje homogene osvetlitve za 4 laboratorijske sončne cleice
• 4-točkovna meritev do vsake merjene celice
• vakuum zagotavlja dober termični in električni kontakt
• temperaturna regulacija z minimalnim vplivom elektromagnetnih interferenc (EMI) na testne vzorce omogoča meritve majhnih signalov brez šumov
• vključuje matriko fotodiod za referenčne meritve obsevanja neodvisno za modro in IR osvetlitev
• vključuje matriko RTD temperaturnih senzorjev za meritev temperature vzorcev

Krmilnik

• Ročni ali elektronski (software) nadzor ointenzitete obsevanja
• monitoring vseh parametrov sistema s programom na računalniku
• avtomatizirani merilni in kalibracijski postopki
• monitoring obsevanja in temperature na držalu
• različni digitalni vmesniki zagotavljajo dobro združljivost (USB, RS485, I2C, 1 wire)