СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ФОКУСЕ ТЕСТИРОВАНИЯ: РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ

К настоящему времени наиболее широкое распространение получила технология планарных солнечных элементов, преобразующих прямое солнечное излучение.  В связи с этим перед специалистами возникает задача по определению спектральных зависимостей и снятия вольтамперных характеристик функции заданной освещенности.

Ниже приводятся результаты разработки измерительного комплекса, а также экспериментальные  данные, полученные на его основе солнечных элементовпроизводства СП «Солар-Груп» (г. Брест).

Сточки зрения развития солнечной фотоэнергетики у Беларуси схожие природно-климатические условия с Германией, страной, добившейся в решении данных проблем лидирующих позиций в Европе. Научные и технологические успехи в области прямого генерирования электроэнергии на основе солнечных элементов (СЭ) открыли реальную перспективу крупномасштабного применения этого практически неиссякаемого источника энергии в нашей республике. В немалой степени этому способствовала государственная поддержка в виде установления трехкратных повышающих коэффициентов для использования солнечных энергоисточников.

К настоящему времени наибольшее распространение получила технология планарных СЭ, преобразующих прямое солнечное излучение. Большие перспективы имеет направление, использующее концентрированное солнечное излучение, а также новейшие  разработки в области создания наногетероструктурных СЭ. Широкое внедрение фотоэлектрических преобразователей на основе любой из этих технологий невозможно без полного метрологического обеспечения производства, поверки и стандартизации.

В результате разработки создан измерительный комплекс для исследования спектральных зависимостей и снятия вольтамперных характеристик (ВАХ) в функции заданной освещенности. Также на его основе полученны экспериментальные  данные для СЭ производства СП «Солар-Груп» (г. Брест).

Принципиальная электрическая схема блока снятия ВАХ, входящего в состав измерительного комплекса приведена на рисунке 1.

 Блок снятия ВАХ создан на основе микроконтроллера C8051F120. Управление осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения с ПК. Установка позволяет регулировать мощность лампы и измерять температуру в процессе работы.

Построение ВАХ осуществляется заданием тока с через СЭ цепью, состоящей из источника опорного напряжения, цифро-аналогового преобразователя, операционного усилителя, полевого транзистора и нагрузочного резистора путем одновременного измерения тока и напряжения цифровыми мультиметрами, подключаемыми к блоку снятия ВАХ. Полярность подключения СЭ выбирается переключением реле. Время построения ВАХ по ста точкам составляет менее десяти секунд.

Результаты лабораторных испытаний для СЭ №1 размерами 125х125 мм приведены на рисунке 2.

Цифрой 1 обозначена ВАХ, полученная при облучении солнечного элемента кварцевой галогенной лампой мощностью 800 Вт, цифрой 2 ВАХ для лампы мощностью 1000 Вт.

Измерение относительной спектральной чувствительности исследуемого СЭ производилось путем сравнения его фотооткликов с аналогичными параметрами контрольного фотоприемника при попадании на них монохроматического излучения  в диапазоне 400…1100 нм с шагом 100 нм.

Результаты измерений параметров СЭ №1 приведены на рисунке 3.

Полученные результаты свидетельствуют о возможности промышленного применения данного измерительного комплекса как при научных исследованиях, так и при массовом производстве СЭ по классической технологии. Дальнейшее совершенствование комплекса позволит также проводить высокоточные контрольно-поверочные испытания.

Напряжение, В

Рисунок 2.  Вольтамперная характеристика солнечного элемента №1

Длина волны, нм

Рисунок 3.  Спектральная чувствительность солнечного элемента №1

В.Лисовский,

кандидат технических наук,

доцент.

П. Азизов,

А.Омельчук

БГАТУ,

г. Минск.

Материал подготовлен на основе доклада на Международной научно-технической конференции «Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК», состоявшейся в Минске 24-25 ноября

2011 года.