Fraunhofer — новый солнечный симулятор для тестирования фотоэлектрических модулей

Чтобы проложить путь к промышленному внедрению высокоэффективных перовскит-кремниевых фотоэлектрических модулей, тандемные солнечные элементы и модули должны быть надежно измерены (перовскит - минерал титанат кальция). Только тогда можно проводить объективные сравнения между различными ячейками и модулями и вносить технологические усовершенствования. Однако, в отличие от обычных кремниевых фотоэлектрических модулей, калибровка перовскит-кремниевых значительно сложнее. Поэтому проектный консорциум, возглавляемый Институтом систем солнечной энергии Фраунгофера ISE, разрабатывает методы определения характеристик тандемных модулей на основе перовскита в рамках проекта «Катана», финансируемого Федеральным министерством экономики и климата Германии BMWK. Солнечный симулятор, специально созданный для этой цели компанией Wavelabs Solar Metrology Systems GmbH, теперь используется в фотоэлектрических модулях CalLab исследовательского института.

Подготовка к промышленному производству перовскит-кремниевых тандемных солнечных элементов и модулей уже идет во всем мире. «Важно как можно скорее обеспечить высокоточные и воспроизводимые измерения для этой новой технологии, чтобы обеспечить объективную конкуренцию», — говорит профессор, доктор Стефан Глунц, директор отдела фотоэлектрических технологий Fraunhofer ISE.

Чтобы иметь возможность измерять тандемные модули из перовскита, требуется всестороннее понимание содержащихся в них солнечных элементов. Доктор Мартин Шуберт, руководитель проекта Fraunhofer ISE, объясняет: «Все слои клеток должны быть облучены различными источниками света в условиях, максимально точно имитирующих условия солнечного света, чтобы сделать достоверные выводы об эффективности всей связки «ячейка – модуль».

Новый солнечный симулятор в модулях CalLab PV Fraunhofer ISE, который был завершен для калибровки, теперь делает это возможным: он измеряет перовскит-кремниевые фотоэлементы лабораторного масштаба площадью от 5 на 5 мм до фотоэлектрических модулей размером 2,40 на 1,30 метра. Очень большой диапазон длин волн симулятора, от 320 до 1650 нанометров, обусловлен 28 различными спектрально регулируемыми световыми каналами, распределенными по 40 источникам света с общим количеством 18 400 светодиодов. Это составляет основу процедур испытаний, разработанных исследователями для тандемной технологии с использованием перовскит-кремния. Симулятор солнечной энергии также позволяет определять характеристики многопереходных солнечных элементов и модулей, изготовленных из других материалов.

c31723b8-1877-4483-bd6b-02dde57b0457.jpeg

«Новый имитатор солнечной энергии является важной вехой на пути к стандартизированной процедуре калибровки тандемных модулей из перовскита и кремния. все слои клеток активированы реалистично», — говорит Фалько Гриль, руководитель проекта симулятора солнечной энергии SINUS-3000 Advanced в Wavelabs. «С помощью этой технологии, помимо стандартных спектров, мы также можем моделировать свет в произвольное время суток и в произвольном регионе, что позволяет анализировать его влияние на тандемные модули». С 2024 года тепло, выделяемое в результате более длительного времени освещения во время определения характеристик модуля, будет компенсироваться климатической камерой, в которой для измерения будут размещаться тандемные фотоэлементы и модули.

Компания Oxford PV, пионер и производитель солнечных элементов на основе перовскита, является ассоциированным партнером проекта Katana. Д-р Дэвид Бушнелл, менеджер отдела испытаний и измерений Oxford PV, сказал: «Разработка новой возможности калибровки для точного определения характеристик перовскит-на-кремния элементов и модулей позволит проводить высококачественные независимые измерения этой революционной технологии. Мы рады поддержать более широкое сообщество фотоэлектрических систем, помогая финансировать этот проект».

 

 

Для метастабильного поведения перовскитной технологии солнечные элементы и модули должны быть проверены при постоянном освещении. До сих пор эффективность тандемных модулей на основе перовскита приходилось измерять в сложных и зависящих от погоды испытаниях на открытом воздухе.