Тестирование солнечных элементов

Основными технологиями, на основе которых создаются солнечные (фотоэлектрические) элементы, являются :

• Mono Crystalline-Si (монокристаллический кремний)
• Poly Crystalline-Si (поликристаллический кремний)
• Amorphous Si (аморфный кремний)
• CIGS (диселенид меди-индия (галлия))
• CdTe (кадмий теллур)
• Polymer Organic (органический полимер)

Измеряются такие параметры, как:

• Напряжение холостого хода (Voc)
• Ток короткого замыкания (Isc)
• Максимальная выходная мощность (Pmax)
• Напряжение, при котором достигается максимальная выходная мощность (Vmax)
• Коэффициент заполнения ВАХ (ff)
• Последовательное сопротивление (Rs)
• КПД солнечного элемента (η)
• Концентрация примесей (N)
• Сопротивление шунта (Rsh)
• Удельное сопротивление
• Плотность дефектов

Для тестирования фотоэлементов применяются:

1. Система измерения параметров полупроводников Keithley 4200 SCS с опцией CV

• Полностью интегрированная система для снятия вольтамперных (ВАХ) и вольт-фарадных (CV метрия) характеристик с графическим интерфейсом
• Встроенные библиотеки для измерения параметров , расширенного анализа и инструментальные программные средства отображения информации
• 4-х квадрантные (режимы генерации и измерения) операции (источник-измеритель).
• Диапазон: 1А, 20В или 100мА, 200В
• Комбинация с матричным коммутатором Keithley 707А для мультиэлементного тестирования

2. Источник-измеритель Keithley 2440 или Keithley 2425

• Работа в 4-х квадрантной области (режимы генерации и измерения) для снятия ВАХ
• Встроенные решения для снятия ВАХ: комбинация программируемых источников питания, прецизионного мультиметра и электронной нагрузки
• Диапазон: 5A, 10В (Keithley 2440); 3A, 20В (Keithley 2425) и 1A, 100В (Keithley 2425)
• Комбинация с мультиплексорами Keithley 7001 и 7002 для мультиэлементного тестирования

3. Источник-измеритель Keithley 2602A

• Работа в 4-х квадрантной области (режимы генерации и измерения) для снятия ВАХ
• Встроенные решения для снятия ВАХ: комбинация источника питания, прецизионного мультиметра и электронной нагрузки
• 2 канала
• Диапазон: 3А, 6В; 1А, 20В; 10А, 20В (импульсный режим)
• Встроенный TSP процессор и встроенное программное обеспечения TSP Express Software. Это существенно упрощает и ускоряет снятие ВАХ исследуемых элементов
• Опция ACS Basic Software с предварительно сконфигурированным Solar Project

Типичная прямая ВАХ солнечного элемента приведена на рис.1. Подобный анализ возможен при применении системы измерения параметров полупроводников Keithley 4200 SCS с опцией CV.

Шунтирующее сопротивление солнечного элемента (Rsh) может быть оценено при помощи смещения обратной ВАХ (рис.2)

Значение последовательного сопротивления (Rs) может быть оценено на прямой ВАХ солнечного элемента при различном уровне освещенности (рис.3)

Концентрация примесей (N) кристалла кремния солнечного элемента может быть установлена как зависимость изменения напряжения (рис.4)

Демонстрацию в on-line режиме тестирования солнечных элементов можно посмотреть здесь