ρ. Γεώργιος Χαλαµπαλάκης (PhD)Φυσική & Επιστήµη Υλικών

Transcript

1 Μετρήσεις Φ/Β πλαισίων & στοιχείων - Ετήσια απόδοση Φ/Β πλαισίων ρ. Γεώργιος Χαλαµπαλάκης (PhD)Φυσική & Επιστήµη Υλικών Κέντρο Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας (Κ.Α.Π.Ε.) Τµήµα Φωτοβολταϊκών Συστηµάτων & ιεσπαρµένης Παραγωγής

2 Μετρήσεις Φ/Β στοιχείων XBO Xe UV lamb (70W/m W/m 2 ) Multy-pin top contact system Dark V measurements ( -10V / +10V) Room temperature measurements

3 Μέτρηση και ιόρθωση της καµπύλης τάσης - ρεύµατος σύµφωνα µε το πρότυπο EC Χαρακτηριστική µέτρηση τάσης -ρεύµατος -V ιόρθωση της καµπύλης τάσης - ρεύµατος σύµφωνα µε το πρότυπο EC ιόρθωση της ανοµοιοµορφίας της ένταση της ακτινοβολίας πάνω στην επιφάνια του Φ/Β στοιχείου (A) V (STC) V Power (STC) Power Power (Watts) V (Volts)

4 Μέτρηση των χαρακτηριστικών τιµών FF, n & P max (A) SC Area = cm 2 mp V (STC) Power (STC) P max P max = mp V mp V (Volts) V mp V OC 4 3 P (Watts) n = P max P in 2 1 FF rrad = 1000 W/m 2 T = 25 C o Voc = V sc = A Vmp = V mp = A Pmax = 3.77 W FF = % n = % Rsh = 109 Ohms Rs = 5.8 mohms = mp SC V V mp OC

5 Καµπύλη τάσης ρεύµατος και εξίσωση διπλής διόδου µιας Φ/Β κυψέλης σε σκοτάδι cm 2 c-si reference cell PV Measurements, ns RC2-B DARK V 1 st region from V: the dark current is mainly determined by the shunt resistance R sh. 2 nd region from V: the dark current is controlled by the second term J o2 1 Rs 3 rd region from V: the first term of dominates J o1. Lo og( ) J o1, n 1 4 th region from V : the dark current is controlled by the series resistance R s. 1E-3 Rsh J o V (Volts) = ph+ D1+ D2 + R sh = ph + o1 q( V R {exp[ n KT 1 s ) ] 1} + o2 q( V R {exp[ n KT 2 s ) ] 1} + V R R sh s

6 Μετρήσεις Φ/Β πλαισίων σε ηλιακό φως h.a.l.m. electronik GmbH cetispv-ctf1 SET Sensor (poly & mono)

7 Ετήσια απόδοση Φ/Β πλαισίων Το ανέπτυξε ένα σύστηµα διερεύνησης της µακρόχρονης λειτουργικής συµπεριφοράς των Φ/Β πλαισίων σε πραγµατικές συνθήκες. Συγκεκριµένα, αναπτύχθηκε µια εργαστηριακή διάταξη η οποία καταγράφει αφ ενός µεν τα χαρακτηριστικά ηλεκτρικά µεγέθη των Φ/Β πλαισίων ( SC, mp, V OC, Vmp) σε χρονικά διαστήµατα των 15 δευτερολέπτων και αφ ετέρου τις χαρακτηριστικές καµπύλες έντασης-τάσης µε τη συµπλήρωση χρονικού διαστήµατος ενός λεπτού. Επιπρόσθετα, για την απόκτηση µιας ολοκληρωµένης εικόνας της λειτουργικής συµπεριφοράς των πλαισίων, η διάταξη καταγράφει τόσο τη θερµοκρασία και την ένταση της ηλιακής ακτινοβολία στο επίπεδο του πλαισίου όσο και τα µετεωρολογικά δεδοµένα της περιοχής στην οποία διεξάγονται οι µετρήσεις (θερµοκρασία περιβάλλοντος, άµεση, διάχυτη και ολική ακτινοβολία, ταχύτητα του ανέµου, υγρασία, ατµοσφαιρική πίεση).

8 Ετήσια απόδοση Φ/Β πλαισίων

9 Ετήσια απόδοση Φ/Β πλαισίων Σηµαντικό κοµµάτι στην όλη διαδικασία αξιολόγησης της απόδοσης των Φ/Β πλαισίων σε ετήσια βάση αποτελεί και η κατάλληλη επεξεργασία των µετρήσεων. Με την υλοποίηση της εφαρµογής αυτής εκτιµάται ότι θα αποκτηθούν χρήσιµες πληροφορίες, όσον αφορά: την επαλήθευση και βελτίωση των µαθηµατικών µοντέλων που αφορούν στην εκτίµηση της ετήσιας απόδοσης Φ/Β συστηµάτων βάσει των εργαστηριακών µετρήσεων των Φ/Β πλαισίων. την ετήσια απόδοση Φ/Β πλαισίων διαφόρων τεχνολογιών στις συγκεκριµένες συνθήκες της Ελλάδος. τον καλύτερο χαρακτηρισµό Φ/Β πλαισίων µέσω του προσδιορισµό τεχνικών παραµέτρων τους, όπως οι θερµοκρασιακοί συντελεστές τους την εξαγωγή συµπερασµάτων σχετικά µε τη σωστή σχεδίαση Φ/Β συστηµάτων όσον αφορά την συνεργασία της Φ/Β συστοιχίας µε τον µετατροπέα.

10 Ανάπτυξη εργαστηρίου Οπτικού και οµικού χαρακτηρισµού Φ/Β στοιχειων Επόµενης Γενναίας Μετάβαση σε νέες τεχνολογίες (Next-Generation)Φ/Β στοιχείων µεγαλύτερης απόδοσης απ αυτών του πυριτίου, όπως -Vs, nanostructures, CGS organics, dye-sensitized κ.α.). Μοντελοποίηση µετρήσεων συγκεντρωτικών Φ/Β πλαισίων. Ενθαρρύνουµε τις τοπικές εταιρίες παραγωγής Φ/Β να µεταβούν στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών..

11 Φ/Β πλαίσια τεχνολογίας Πυριτίου (Si) Το Si έχει µεγάλη εφαρµογή στα Φ/Β στοιχεία: οι ιδιότητες του είναι καλά µελετηµένες κύριο υλικό στα ηλεκτρονικά! κυκλοφορεί σε µεγάλες ποσότητες (σχετικά χαµηλό κόστος) έχει ικανοποιητική χηµική καθαρότητα και τελειότητα κρυσταλλικής δοµής λειτουργεί µε ικανοποιητική αξιοπιστία σε ακραίες συνθήκες Παρασκευή Φ/Β / στοιχείου από Μονο-κρυσταλλικό - πυρίτιο: : ικανοποιητικές ιδιότητες πολύ µεγάλης καθαρότητας & το πλέγµα χωρις αταξίες. Καθαρισµός Si ανάτηξη µετατροπή του «µεταλλουργικού» Siσε αέριο τριχλωροσιλάνιο (SiHCl 3 ), όπου αποχωρίζεται από τις διάφορες προσµίξεις µε κλασµατική απόσταξη

12 Φ/Β πλαίσια τεχνολογίας -V -V άµεσο ενεργειακό χάσµα, E g = ev Υψηλή απόδοση περίπου ~30% (συγκεντρωτικα multi-junction ~43%) καλή συµπεριφορά στις υψηλές Τ συγκεντρωτικά φωτοβολταϊκά συστήµατα Γενικότερασήµερα εξετάζονται και άλλες ηµιαγώγιµες χηµικές ενώσεις του τύπου -V ως υποψήφια υλικά κατασκευής ηλιακών στοιχείων. Όµως υψηλό κόστος

13 Απόδοση Φ/Β στοιχείων

14 Συµπεράσµατα Παρουσιάσθηκαν οι υποδοµές και η εµπειρία του στο αντικείµενο της αξιολόγησης των χαρακτηριστικών τιµών Φ/Β στοιχείων ή πλαισίων. Συζητήθηκαν οι σύνθετες διαδικασίες των µετρήσεων των ποιοτικών χαρακτηριστικών των Φ/Β στοιχείων & πλαισίων. Απαιτείται εµπειρία και η εις βάθος κατανόηση της διαδικασίας µέτρησης ώστε να προκύπτουν αξιόπιστα αποτελέσµατα. Παρουσιάσθηκε το σύστηµα διερεύνησης των λειτουργικών χαρακτηριστικών των Φ/Β πλαισίων σε µακρόχρονη έκθεση αυτών στο πεδίο, το οποίο έχει αναπτυχθεί στο. και εκτιµάται να προκύψουν πολλά χρήσιµα συµπεράσµατα όσον αφορά την ετήσια απόδοση Φ/Β πλαισίων διαφόρων τεχνολογιών στις συγκεκριµένες συνθήκες της Ελλάδος. Περαιτέρω ενίσχυση του εργαστηριακού εξοπλισµού για ανάλυση ποιοτικών χαρακτηριστικών Φ/Β στοιχείων και πλαισίων επόµενης γενναίας. Μεταφορά ερευνάς και καινοτοµίας στην τοπική βιοµηχανία στην ανάπτυξης Φ/Β νέας γενεάς