TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12678-1-1:2020

IEC\r\n60904-1-1:2017

THIẾT BỊ QUANG\r\nĐIỆN - PHẦN 1-1: PHÉP ĐO ĐẶC TÍNH DÒNG ĐIỆN-ĐIỆN ÁP CỦA THIẾT BỊ QUANG ĐIỆN NHIỀU\r\nLỚP TIẾP GIÁP

Photovoltaic devices - Part 1-1: Measurement of current-voltage characteristics of multi-junction photovoltaic (PV) devices

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Xem xét chung

5  Yêu cầu chung đối với phép đo

6  Trang thiết bị

7  Điều kiện đo

8  Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp

9  Phân tích dữ liệu

10  Báo cáo

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 12678-1-1:2020 hoàn toàn tương đương với IEC\r\n60904-1-1:2017;

TCVN 12678-1-1:2020 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Quốc gia TCVN/TC/E13 Năng\r\nlượng tái tạo biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ\r\nKhoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 12678 (IEC 60904), Thiết bị quang điện, gồm các phần sau:

- TCVN 12678-1:2020 (IEC 60904-1:2006), Phần 1: Phép đo đặc tính dòng\r\nđiện-điện áp quang điện

- TCVN 12678-1-1:2020 (IEC 60904-1-1:2017), Phần 1-1: Phép đo đặc tính\r\ndòng điện-điện áp quang điện của thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp

- TCVN 12678-2:2020 (IEC 60904-2:2015), Phần 2: Yêu cầu đối với thiết bị\r\nchuẩn quang điện

- TCVN 12678-3:2020 (IEC 60904-3:2019), Phần 3: Nguyên lý đo dùng cho\r\nthiết bị quang điện mặt đất với dữ liệu phổ bức xạ chuẩn

- TCVN 12678-4:2020 (IEC 60904-4:2049), Phần 4: Thiết bị\r\nchuẩn quang điện - Quy trình thiết lập liên kết chuẩn hiệu chuẩn

- TCVN 12678-5:2020 (IEC 60904-5:2011), Phần 5: Xác định nhiệt độ tương\r\nđương của tế bào của thiết bị quang điện bằng phương pháp điện áp hở mạch

- TCVN 12678-7:2020 (IEC 60904-7:2019), Phần 7: Tính toán hiệu chỉnh sự không phù hợp\r\nphổ đối với các phép đo của thiết bị quang điện

- TCVN 12678-8:2020 (IEC 60904-8:2014), Phần 8: Phép đo đáp ứng phổ của\r\nthiết bị quang điện

- TCVN 12678-8-1:2020 (IEC 60904-8-1:2017), Phần 8-1: Phép đo đáp ứng\r\nphổ của thiết bị quang điện (PV) nhiều lớp tiếp giáp

- TCVN 12678-9:2020 (IEC 60904-9:2007), Phần 9: Yêu cầu về tính năng của\r\nbộ mô phỏng mặt trời

- TCVN 12678-10:2020 (IEC 60904-10:2009), Phần 10: Phương pháp đo độ\r\ntuyến tính

THIẾT BỊ QUANG ĐIỆN - PHẦN 1-1: PHÉP ĐO ĐẶC\r\nTÍNH DÒNG ĐIỆN-ĐIỆN ÁP CỦA THIẾT BỊ QUANG ĐIỆN NHIỀU LỚP TIẾP GIÁP

Photovoltaic devices - Part 1-1: Measurement of current-voltage\r\ncharacteristics of multi-junction photovoltaic (PV) devices

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các quy trình đo đặc tính dòng điện-điện áp của\r\ncác thiết bị quang điện (PV) nhiều lớp tiếp giáp trong ánh sáng mặt trời tự\r\nnhiên hoặc mô phỏng. Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho các tế bào quang điện đơn lẻ,\r\ncụm lắp ráp của các tế bào quang điện hoặc môđun quang điện. Tiêu chuẩn này chủ\r\nyếu dành cho các thiết bị không hội tụ, nhưng có thể áp dụng một phần cho các\r\nthiết bị quang điện hội tụ nhiều lớp tiếp giáp. Một điều kiện tiên quyết thiết\r\nyếu là đáp ứng phổ của các thiết bị nhiều lớp tiếp giáp mà phép đo được đề cập\r\ntrong TCVN 12678-8-1 (IEC 60904-8-1).

Yêu cầu đối với phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang\r\nđiện một lớp tiếp giáp được đề cập trong TCVN 12678-1 (IEC 60904-1), tiêu chuẩn\r\nnày mô tả các yêu cầu bổ sung để đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị\r\nquang điện nhiều lớp tiếp giáp.

Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho các thiết bị quang điện được thiết kế\r\nđể sử dụng dưới bức xạ tập trung nếu chúng được đo mà không có hệ thống quang học\r\nhội tụ và được bức xạ bằng cách sử dụng bức xạ trực tiếp bình thường và hiệu chỉnh sự\r\nkhông phù hợp với phân bố phổ bức xạ trực tiếp bình thường chuẩn. Phân bố\r\nphổ bức xạ chuẩn được cho trong TCVN 12678-3 (IEC 60904-3).

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn.\r\nĐối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với\r\ncác tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao\r\ngồm cả các sửa đổi.

TCVN 12678-1 (IEC 60904-1), Thiết bị quang điện - Phần 1:\r\nPhép đo đặc tính dòng điện-điện áp quang điện

TCVN 12678-2 (IEC 60904-2), Thiết bị quang điện - Phần 2: Yêu cầu đối\r\nvới thiết bị chuẩn quang điện

TCVN 12678-3 (IEC 60904-3), Thiết bị quang điện - Phần 3: Nguyên lý\r\nđo dùng cho thiết bị quang điện mặt đất với dữ liệu phổ bức xạ chuẩn

TCVN 12678-4 (IEC 60904-4), Thiết bị quang điện - Phần 4: Thiết bị\r\nchuẩn quang điện - Quy trình thiết lập liên kết chuẩn hiệu chuẩn

TCVN 12678-7 (IEC 60904-7), Thiết bị quang điện - Phần 7:\r\nTính toán hiệu chỉnh sự không phù hợp phổ đối với các phép đo của thiết bị\r\nquang điện

TCVN 12678-8 (IEC 60904-8), Thiết bị quang điện - Phần 8: Phép đo\r\nđáp ứng phổ của thiết bị quang điện

TCVN 12678-8-1 (IEC 60904-8-1), Thiết bị quang điện - Phần 8-1: Phép\r\nđo đáp ứng phổ của thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp

TCVN 12678-9 (IEC 60904-9), Thiết bị quang điện - Phần 9: Yêu cầu về\r\ntính năng của bộ mô phỏng mặt trời

IEC 60891, Procedures for temperature and irradiance corrections to\r\nmeasured I-V characteristics (Quy trình hiệu chỉnh các đặc tính I-V đo được\r\ntheo nhiệt độ và bức xạ)

IEC TS 61836, Solar photovoltaic energy systems - Terms, definitions\r\nand symbols (Hệ thống năng lượng quang điện mặt trời - Thuật ngữ, định nghĩa và\r\nký hiệu)

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa trong IEC TS 61836\r\nvà thuật ngữ và định nghĩa dưới đây.

3.1

Tiếp giáp giới hạn dòng điện (current limiting junction)

Lớp tiếp giáp trong một thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp trong\r\nđó, ở điều kiện chiếu sáng đã cho, tạo ra dòng quang điện thấp nhất.

4  Xem xét chung

Quy trình đối với phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang\r\nđiện một lớp tiếp giáp được mô tả chi tiết trong TCVN 12678-1 (IEC 60904-1).\r\nQuy trình đối với phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang điện\r\nnhiều lớp tiếp giáp dựa trên cùng nguyên tắc cơ bản, nhưng yêu cầu một số yếu tố\r\nbổ sung, được mô tả trong tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn này mô tả các xem xét, yêu cầu và quy trình bổ sung cho các\r\nphép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp\r\ndựa trên các nguyên tắc đo của thiết bị quang điện một lớp tiếp giáp.

Do đó, các quy định trong TCVN 12678-1 (IEC 60904-1) cũng có giá trị đối\r\nvới phép đo thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp trừ khi được sửa đổi rõ\r\nràng trong tiêu chuẩn này.

Các thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp bao gồm hai hoặc nhiều lớp\r\ntiếp giáp nối tiếp. Nói chung, chỉ có thể xác định các đặc tính dòng điện-điện\r\náp của toàn bộ thiết bị. Tuy nhiên, có thể hữu ích để định lượng dòng quang điện\r\ncùng với từng lớp tiếp giáp riêng rẽ và sự biến đổi quá mức của dòng điện với\r\nđiện áp trong các đặc tính dòng điện-điện áp giữa điểm ngắn mạch và điểm công\r\nsuất lớn nhất có thể chỉ ra sự nối sun của từng lớp tiếp giáp. Để hiểu tính\r\nnăng của một thiết bị nhiều lớp tiếp giáp dưới các phổ khác nhau, cần mô tả đặc\r\nđiểm của từng lớp tiếp giáp trong nó.

Ghép nối phát quang có thể có mặt và ảnh hưởng đến các phép đo. Ví dụ,\r\nánh sáng phát ra từ một tế bào GalnP có thể được hấp thụ và tạo ra dòng quang\r\nđiện trong một lớp tiếp giáp GaAs nằm bên dưới. Tương tự, một photon phát ra từ\r\nmột tế bào GaAs có thể được hấp thụ và tạo ra dòng quang điện trong một lớp tiếp\r\ngiáp Ge bên dưới. Đối với các tế bào có hiệu suất tương đối cao, việc ghép nối\r\ngiữa các tế bào theo cách này có thể gây ra những thay đổi không đáng kể trong\r\ndòng điện đo được ở một số điều kiện. Để biết chi tiết xem thư mục tài liệu\r\ntham khảo.

Đối với các thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp có các đấu nối\r\nriêng biệt cho từng lớp tiếp giáp, có thể đo các đặc tính dòng điện-điện áp của\r\ntừng lớp tiếp giáp và tuân theo quy trình đối với các thiết bị một lớp tiếp\r\ngiáp (TCVN 12678-1 (IEC 60904-1)) sử dụng các đấu nối thích hợp.

5  Yêu cầu chung đối với phép đo

Yêu cầu chung đối với phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị\r\nquang điện nhiều lớp tiếp giáp giống với các yêu cầu đối với thiết bị một lớp\r\ntiếp giáp được cho trong TCVN 12678-1 (IEC 60904-1).

Do việc nối nối tiếp của các lớp tiếp giáp trong thiết bị nhiều lớp tiếp\r\ngiáp, các đặc tính dòng điện-điện áp được đo là một hàm phức tạp của dòng quang\r\nđiện được tạo ra trong từng lớp tiếp giáp. Do đó, các điều kiện đo đối với thiết\r\nbị nhiều lớp tiếp giáp cần cố gắng tạo ra dòng quang điện trong từng lớp tiếp\r\ngiáp tương tự như các điều kiện sẽ được tạo ra trong lớp tiếp giáp đó dưới sự\r\nphân bố phổ bức xạ chuẩn. Nói chung, điều này có thể đạt được với phân bố phổ bức\r\nxạ thử nghiệm gần với phân bố phổ bức xạ chuẩn ví dụ như được cung cấp bởi ánh\r\nsáng mặt trời trong điều kiện thích hợp hoặc với bộ mô phỏng mặt trời có thể điều\r\nchỉnh được phổ bức xạ. Tuy nhiên, điều kiện đo sẽ không bao giờ hoàn hảo và sai\r\nlệch so với điều kiện chuẩn. Tiêu chuẩn này thiết lập giới hạn độ lệch cho phép\r\nđể có được các phép đo hợp lệ. Độ lệch nhỏ hơn là tốt hơn, nhưng có thể không đạt\r\nđược trong mọi trường hợp.

Trong mọi trường hợp, độ lệch của các điều kiện đo so với các điều kiện\r\nchuẩn phải được tính đến trong phân tích độ không đảm bảo đo.

Lớp tiếp giáp có dòng quang điện được tạo ra thấp nhất được gọi là tiếp\r\ngiáp giới hạn dòng điện. Trong mọi trường hợp, các điều kiện đo cần được chọn\r\nsao cho tiếp giáp giới hạn dòng điện trong phân bố phổ bức xạ thử nghiệm giống\r\nnhư điều kiện dưới sự phân bố phổ bức xạ chuẩn.

Ngoài ra nhưng không bắt buộc, để mô tả đặc điểm đầy đủ hơn của thiết bị\r\nnhiều lớp tiếp giáp, các phép đo có thể được thực hiện với từng lớp tiếp giáp\r\nđóng vai trò là tiếp giáp giới hạn dòng điện. Các đường cong I-V tổng hợp được\r\nsử dụng để xác định dòng quang điện và sự nối sun hiệu quả của lớp tiếp giáp\r\nđó. Để biết chi tiết, xem thư mục tài liệu tham khảo (Meusel et al., 2002).

Đối với các phép đo tùy chọn bổ sung này, tốt nhất là sử dụng một bộ mô\r\nphỏng có phân bố phổ bức xạ có thể điều chỉnh. Tuy nhiên, về nguyên tắc, ánh\r\nsáng mặt trời tự nhiên cũng thích hợp (sử dụng sự biến đổi của phổ bức xạ với\r\nkhối không khí), nhưng có thể không thực hiện được.

6  Trang thiết bị

6.1  Yêu cầu chung đối với cường độ bức xạ

6.1.1  Yêu cầu chung

Các bộ mô phỏng mặt trời được sử dụng để đo thiết bị nhiều lớp tiếp\r\ngiáp phải là cấp AAA theo TCVN 12678-9 (IEC 60904-9). Đối với phép đo được thực hiện bằng\r\nánh sáng mặt trời tự nhiên, các điều kiện phải đáp ứng các yêu cầu tương tự. Độ\r\nnhạy phổ của thiết bị nhiều lớp tiếp giáp có thể bao trùm dải bước sóng rộng\r\nhơn so với quy định trong TCVN 12678-9 (IEC 60904-9) để xác định phân loại phù\r\nhợp phổ của bộ mô phỏng mặt trời. Trong trường hợp đó, thêm các dải bước\r\nsóng bổ sung 200 nm cho mỗi dải cho đến khi toàn bộ dải bước sóng đáp ứng phổ của\r\nthiết bị nhiều lớp tiếp giáp được bao trùm. Bộ mô phỏng phải đáp ứng cho tất cả\r\ncác dải bước sóng theo tiêu chí tương ứng cho cấp A đối với sự phù hợp phổ như\r\nđược xác định trong TCVN 12678-9 (IEC 60904-9).

Phổ bức xạ tương đối của phân bố phổ bức xạ thử nghiệm phải được đo bằng\r\nmáy đo phổ bức xạ trên toàn bộ dải bước sóng của đáp ứng phổ của thiết bị nhiều\r\nlớp tiếp giáp. Đối với các phép đo dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên, phổ bức xạ\r\nphải được đo đồng thời với các phép đo đặc tính dòng điện-điện áp\r\ncủa thiết bị thử nghiệm. Đối với ánh sáng mặt trời mô phỏng, phổ bức xạ cũng có\r\nthể được đo trước hoặc sau khi đo các đặc tính dòng điện-điện áp. Trong trường\r\nhợp này, sự ổn định về thời gian của phổ bức xạ của ánh sáng mặt trời mô phỏng\r\nsẽ được xem xét trong phân tích độ không đảm bảo đo. Đối với các bộ mô phỏng mặt\r\ntrời xung không chỉ xem xét độ lặp lại từ xung này sang xung khác mà còn phải\r\nxem xét tính ổn định của phổ bức xạ trong một xung và phải xét đến tính đồng nhất\r\nkhông gian của phổ bức xạ trên mặt phẳng.

6.1.2  Bộ mô phỏng mặt trời có phổ\r\nbức xạ điều chỉnh được

Bộ mô phỏng mặt trời có phổ bức xạ điều chỉnh được ưu tiên cho các phép\r\nđo của các thiết bị nhiều lớp tiếp giáp. Những bộ mô phỏng như vậy thường là những\r\nbộ mô phỏng nhiều nguồn hoặc được trang bị các bộ lọc quang\r\nbiến đổi. Trong một bộ mô phỏng nhiều nguồn, nên có ít nhất một nguồn cho từng\r\nlớp tiếp giáp trong thiết bị quang điện nhiều lớp tiếp giáp, đóng góp chủ yếu\r\ntrong dải bước sóng nơi tiếp giáp tương ứng đáp ứng. Ngoài ra, đối với các bộ\r\nmô phỏng có số lượng nguồn nhỏ hơn (bao gồm cả một nguồn), có thể thay đổi phổ\r\nbức xạ bằng cách đặt các bộ lọc quang thích hợp giữa nguồn sáng và thiết bị cần\r\nthử nghiệm. Cũng có thể thay đổi phổ bức xạ bằng cách đặt các mức công suất\r\nkhác nhau của các bộ mô phỏng một nguồn.

6.1.3  Bộ mô phỏng mặt trời với phổ bức xạ cố định

Các bộ mô phỏng mặt trời một nguồn thường có phổ bức xạ cố\r\nđịnh, nhưng tổng cường độ bức xạ của chúng thường có thể thay đổi. Tuy\r\nnhiên, phổ bức xạ có thể thay đổi theo tổng cường độ bức xạ; do đó, phổ bức xạ\r\nphải được xác định trong các chế độ đặt giống hệt với chế độ được sử dụng cho\r\nphép đo dòng điện-điện áp. Các bộ mô phỏng như vậy chỉ thích hợp để đo thiết bị\r\nnhiều lớp tiếp giáp nếu chúng đáp ứng các yêu cầu ở 7.3.

6.1.4  Ánh sáng mặt trời tự nhiên

Ánh sáng mặt trời tự nhiên cung cấp một dải giới hạn của bức xạ tổng và\r\nphổ bức xạ. Sự thay đổi phụ thuộc vào khối không khí và điều kiện khí quyển xuất\r\nhiện vào các thời điểm khác nhau trong một ngày hoặc vào các ngày trong các mùa\r\nkhác nhau. Tuy nhiên, trong điều kiện thực tế, sẽ rất khó để sử dụng một cách\r\ncó hệ thống các thay đổi này đối với các phép đo. Tuy nhiên, ánh sáng mặt trời\r\ntự nhiên trong điều kiện thích hợp cung cấp phân bố phổ bức xạ phù hợp sát với\r\nphân bố phổ bức xạ chuẩn. Khi các yêu cầu của 7.3 được đáp ứng,\r\nánh sáng mặt trời tự nhiên là thích hợp để đo các thiết bị nhiều lớp tiếp giáp.

6.2  Thiết bị chuẩn

Thiết bị chuẩn đáp ứng các yêu cầu của TCVN 12678 2 (IEC 60904-2) và\r\nTCVN 12678-4 (IEC 60904-4) phải được chọn theo một trong ba khả năng sau:

a) n thiết bị chuẩn thành phần, từng thiết bị này là phù hợp về\r\nđáp ứng phổ với lớp tiếp giáp tương ứng trong thiết bị quang điện n lớp tiếp\r\ngiáp cần thử nghiệm. Đáp ứng phổ được coi là phù hợp khi việc\r\nhiệu chỉnh sự không phù hợp phổ (giữa thiết bị chuẩn thành phần và lớp tiếp\r\ngiáp tương ứng đối với phân bố phổ bức xạ thử nghiệm và phân bố phổ bức xạ chuẩn)\r\nđược xác định theo TCVN 12678-7 (IEC 60904-7) trong phạm vi ± 1 %. Đây là lựa\r\nchọn được ưu tiên khi sử dụng các bộ mô phỏng mặt trời có thể điều chỉnh, vì\r\nthuận tiện trong việc điều chỉnh và giảm độ không đảm bảo đo trong phép đo phổ\r\nbức xạ;

b) n thiết bị chuẩn thành phần, từng thiết bị này xấp xỉ đáp ứng\r\nphổ của lớp tiếp giáp tương ứng trong thiết bị quang điện n lớp tiếp giáp cần\r\nthử nghiệm. Đáp ứng phổ được coi là gần đúng khi việc hiệu chỉnh sự không phù hợp\r\nphổ (giữa thiết bị chuẩn thành phần và lớp tiếp giáp tương ứng đối với phân bố\r\nphổ bức xạ thử nghiệm và phân bố phổ bức xạ chuẩn) được xác định theo TCVN\r\n12678-7 (IEC 60904-7) trong phạm vi ± 5 %. Đây là lựa chọn ưu tiên đặc biệt khi\r\nsử dụng các bộ mô phỏng mặt trời có thể điều chỉnh, khi các thiết bị chuẩn\r\nthành phần phù hợp (xem a) ở trên) không có sẵn. Lựa chọn này vẫn thuận tiện\r\nnhưng lại tăng độ không đảm bảo đo do việc xác định sự không phù hợp phổ dư;

c) một thiết bị chuẩn băng thông rộng (ví dụ như tinh thể silic) là lựa\r\nchọn được ưu tiên cho phép đo dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên. Trong trường hợp\r\nnày, việc hiệu chỉnh sự không phù hợp phổ là nhỏ và có thể xác định được phổ bức\r\nxạ với độ chính xác đủ để hạn chế sự góp phần vào độ không đảm bảo đo.

Trong khi thiết bị chuẩn phù hợp được ưu tiên hơn, chúng có thể không\r\ncó sẵn, đặc biệt là đối với các công nghệ nhiều lớp tiếp giáp mới.

Thiết bị chuẩn thành phần có thể được chế tạo từ thiết bị chuẩn tiêu\r\nchuẩn (ví dụ như tinh thể siiic) bằng cách thêm các bộ lọc quang phù hợp để có\r\nđáp ứng phổ kết hợp phù hợp với các lớp tiếp giáp trong thiết bị nhiều lớp tiếp\r\ngiáp. Một cách khác, các thiết bị chuẩn thành phần như vậy có thể có cùng công\r\nnghệ với thiết bị nhiều lớp tiếp giáp, nhưng với các tiếp giáp khác bị vô hiệu\r\nhóa về điện hoặc với các kết nối điện đặc biệt cho từng lớp tiếp giáp. Trong mọi\r\ntrường hợp, sự ổn định của thiết bị chuẩn thành phần phải được xem xét và các\r\nquy trình xử lý và ổn định thích hợp được đưa ra.

Thiết bị chuẩn băng thông rộng có ưu điểm là có sẵn, thường có độ không\r\nđầm bảo đo hiệu chuẩn thấp hơn so với thiết bị chuẩn thành phần.

Đối với sự lựa chọn bất kỳ của thiết bị chuẩn, cần phải tính toán độ\r\nkhông đảm bảo đo chi tiết cho kết quả cuối cùng, xem xét độ không đảm bảo đo hiệu\r\nchuẩn của (các) thiết bị chuẩn, độ trôi của giá trị hiệu chuẩn cũng như độ\r\nkhông đảm bảo đo khi xác định điều kiện đo với các thiết bị chuẩn này.

Cả hai thiết bị chuẩn băng thông rộng và thiết bị tham chiếu thành phần\r\nđều là các thiết bị một lớp tiếp giáp. Không thể sử dụng thiết bị chuẩn nhiều lớp\r\ntiếp giáp (ví dụ môđun chuẩn nhiều lớp tiếp giáp), vì các điều kiện đo khác\r\nnhau có thể mang lại cùng một đầu ra kết hợp của thiết bị đó. Do đó, việc điều\r\nchỉnh điều kiện đo để mang lại giá trị hiệu chuẩn của thiết bị chuẩn nhiều lớp\r\ntiếp giáp như vậy không đảm bảo các điều kiện đo chính xác cho thiết bị được thử\r\nnghiệm.

7  Điều kiện đo

7.1  Xem xét chung

Các điều kiện đo đối với đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị nhiều\r\nlớp tiếp giáp đòi hỏi sự chú ý nhiều hơn so với thiết bị một lớp tiếp giáp vì kết\r\nquả đo đối với thiết bị nhiều lớp tiếp giáp dễ bị ảnh hưởng khi điều kiện đo lệch\r\nkhỏi điều kiện chuẩn.

Các tham số được tính toán như mô tả dưới đây phải tuân thủ các giới hạn đã\r\ncho, xác định các điều kiện đo cho phép. Các tham số tính toán cũng phải được\r\nbáo cáo với kết quả đo như được nêu trong Điều 10.

Việc lựa chọn đúng các điều kiện đo sẽ tránh hoặc giảm thiểu biên độ hiệu\r\nchỉnh được áp dụng cho các đặc tính dòng điện-điện áp đo được (xem Điều 9).\r\nTrong mọi trường hợp, cần phải phân tích chi tiết về độ không đảm bảo đo.

7.2  Tham số

Các đại lượng dưới đây phải được tính toán dựa trên đáp ứng phổ đo được\r\n(TCVN 12678-8 (IEC 60904-8) và TCVN 12678-8-1 (IEC 60904-8-1)) của\r\ntừng lớp tiếp giáp trong thiết bị nhiều lớp tiếp giáp, đáp ứng phổ của các thiết\r\nbị chuẩn và phổ thử nghiệm và phổ chuẩn:

• sự phù hợp của bức xạ hiệu quả so với bức xạ chuẩn:

Trong đó:

i  là chỉ số lớp tiếp giáp;

Z_i  là hệ số phù hợp đối với lớp tiếp giáp thứ i;

G_ref  là bức xạ chuẩn;

G_i,meas  là\r\nbức xạ được đo bằng thiết bị chuẩn thứ i (trong trường hợp một thiết bị\r\nchuẩn duy nhất, đại lượng này bằng nhau đối với từng lớp tiếp giáp);

MM_i  là hệ số không phù hợp cho lớp tiếp giáp thứ i\r\nđối với thiết bị chuẩn thứ i, phân bố phổ bức xạ thử nghiệm và phân bố\r\nphổ bức xạ chuẩn, được tính theo TCVN 12678-7 (IEC 60904-7).

Z  phải\r\nđược tính đối với tất cả các lớp tiếp giáp. Đại lượng này về cơ bản đại diện\r\ncho sự phù hợp giữa bức xạ hiệu quả (TCVN 12678-7 (IEC 60904-7)) trong quá\r\ntrình đo và phân bố phổ bức xạ chuẩn, có tính đến sự không phù hợp phổ.

Ngoài ra, các đại lượng sau có thể có ích, nhưng việc tính toán chúng\r\nlà tùy chọn:

• dòng điện được tạo ra trong từng lớp tiếp giáp

trong đó:

j_i  là dòng điện của lớp tiếp giáp thứ i;

A_i  là diện tích hoạt động của lớp tiếp giáp;

SR_i  là đáp ứng phổ tuyệt đối;

G_i  là phổ bức xạ (cho cả bức xạ chuẩn G_ref\r\ncũng như bức xạ G_meas, theo đó đặc tính dòng điện-điện áp được\r\nđo);

λ  là chiều dài bước sóng;

• tiếp giáp giới hạn dòng điện:

• cân bằng dòng điện giữa các lớp tiếp giáp:

Việc tính toán trong công thức (2) nói chung đòi hỏi đáp ứng phổ tuyệt\r\nđối. Tuy nhiên, nếu đáp ứng phổ của tất cả các lớp tiếp giáp được biết trên\r\ncùng một tỷ lệ tương đối, thì các tính toán vẫn có ý nghĩa.

7.3  Điều kiện đo

Các điều kiện sau đây phải được đáp ứng trong các phép đo đặc tính dòng\r\nđiện-điện áp:

• hệ số phù hợp Z_i đối với tất cả các lớp tiếp giáp nằm trong\r\nkhoảng 1,00 ± 0,03. Sai lệch so với 1 đơn vị càng nhỏ thì độ không đảm bảo đo\r\ncàng nhỏ và chất lượng của phép đo càng cao. Do đó, sự phù hợp 1,00 ± 0,01 cần\r\nđược đặt mục tiêu nhưng có thể không đạt được cho tất cả các trường hợp.

Ngoài ra, các điều kiện sau đây phải được đáp ứng. Việc xác định chúng\r\nlà có ích nhưng không bắt buộc.

• tiếp giáp giới hạn dòng điện dưới phân bố phổ bức xạ thử nghiệm giống\r\nnhư dưới phân bố phổ bức xạ chuẩn.

• sự cân bằng dòng điện Bal_ij giữa tất cả các\r\ntổ hợp của các lớp tiếp giáp thống nhất trong phạm vi ± 5 % dưới phân bố phổ bức\r\nxạ thử nghiệm đối với phân bố phổ bức xạ chuẩn. Sự thống nhất tốt hơn sẽ giảm độ\r\nkhông đảm bảo đo.

Trong mọi trường hợp, phải thực hiện phân tích về độ không đảm bảo đo\r\nphát sinh từ sai lệch dư.

8  Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp

8.1  Phép đo với phổ bức xạ điều chỉnh được

Khi điều chỉnh phổ bức xạ, mục đích là điều chỉnh bộ mô phỏng mặt trời\r\nsao cho bức xạ hiệu quả (xem TCVN 12678-7 (IEC 60904-7)) bằng với bức xạ chuẩn\r\ncho tất cả n lớp tiếp giáp trong thiết bị cần thử nghiệm, tức là đáp ứng\r\nyêu cầu cho Z_i từ 7.3. Điều này đạt được thuận tiện nhất bằng\r\ncách sử dụng n thiết bị chuẩn thành phần phù hợp. Tuy nhiên, điều này\r\ncũng có thể đạt được với một thiết bị chuẩn băng thông rộng tính toán Z_i\r\ndựa trên phổ bức xạ của phân bố phổ bức xạ thử nghiệm. Sử dụng thiết bị chuẩn\r\nbăng thông rộng khó đo hơn và dẫn đến độ không đảm bảo đo lớn hơn. Việc sử dụng\r\nn thiết bị chuẩn thành phần xấp xỉ đáp ứng phổ của n lớp tiếp\r\ngiáp là một sự thỏa hiệp giữa hai phương pháp.

Trong thực tế, phổ bức xạ của bộ mô phỏng được điều chỉnh cho đến\r\nkhi các hệ số phù hợp Z_i đối với tất cả các lớp tiếp giáp đáp ứng các\r\nyêu cầu của 7.3. Sau khi điều chỉnh phổ bức xạ, đo đặc tính dòng điện-điện áp\r\ntrên thiết bị nhiều lớp tiếp giáp.

Ngoài ra, nhưng tùy chọn, phép đo cần được lặp lại bằng cách sử dụng\r\ncác phổ khác nhau để cho phép từng lớp tiếp giáp của thiết bị lần lượt giới hạn\r\ndòng quang điện, sao cho đặc tính dòng điện-điện áp sẽ phản ánh chủ yếu tính\r\nnăng của tiếp giáp giới hạn.

8.2  Phép đo với phổ bức xạ cố định và ánh sáng mặt\r\ntrời tự nhiên

Phép đo này tương tự như trường hợp của các thiết bị quang điện một lớp\r\ntiếp giáp.

Đối với các bộ mô phỏng mặt trời, sự điều chỉnh duy nhất là cường độ bức\r\nxạ tổng (xem xét sự thay đổi liên quan của phổ bức xạ). Đối với các phép đo dưới\r\nánh sáng mặt trời tự nhiên, việc lựa chọn các điều kiện phù hợp là có thể.

Trong cả hai trường hợp, chỉ các phép đo đặc tính dòng điện-điện áp của\r\nthiết bị nhiều lớp tiếp giáp, trong đó các điều kiện đo phù hợp với 7.3, mới được\r\nchấp nhận.

9  Phân tích dữ liệu

Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp sẽ có độ không đảm bảo đo do dải điều\r\nkiện đo cho phép theo 7.3. Tất cả những yếu tố khác đều bằng nhau, độ không đảm\r\nbảo đo càng nhỏ thì các điều kiện đo càng được đáp ứng.

Trong trường hợp đã biết tiếp giáp giới hạn dòng điện, kết quả đo có thể\r\nđược cải thiện bằng cách chuyển đặc tính dòng điện-điện áp đo được thành bức xạ\r\nchuẩn (tức là hiệu chỉnh độ lệch của Z_i so với 1) đối với tiếp giáp giới hạn dòng điện.

Khi chưa biết tiếp giáp giới hạn dòng điện, không được thực hiện hiệu\r\nchỉnh trừ trường hợp đặc biệt sau đây. Khi tất cả Z_i\r\nlệch so với 1 theo cùng một hướng (ví dụ Z₁ = 1,02 và Z₂\r\n= 1,03 đối với thiết bị hai lớp tiếp giáp), đường cong I-V có thể được chuyển\r\nthành Z trung bình (trong ví dụ Z = 1,025) sao cho các đặc tính hiệu chỉnh Z₁\r\n= 0,995 và Z₂ = 1,005. Điều này sẽ làm giảm độ không đảm bảo đo tổng\r\ncủa kết quả cuối cùng. Không được thực hiện sự chuyển đổi đường cong đối với\r\nnhiệt độ.

Trong trường hợp không có các điều khoản khác, IEC 60891 được sử dụng\r\ncho mục đích chuyển đổi đương cong. Các tham số cần thiết phải được xác định\r\ntheo IEC 60891 trong các điều kiện thí nghiệm gần với các điều kiện được sử dụng\r\nđể đo đặc tính dòng điện-điện áp được điều chỉnh (đặc biệt, với cùng một tiếp\r\ngiáp giới hạn dòng điện). Bất kỳ quy trình chuyển đổi đường cong nào được mô tả\r\ntrong IEC 60891 đều được phép.

10  Báo cáo

Sau khi hoàn thành quy trình, một báo cáo về phép đo dòng điện-điện áp\r\nphải được chuẩn bị bởi tổ chức thử nghiệm. Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm ít\r\nnhất thông tin theo yêu cầu của TCVN 12678-1 (IEC 60904-1). Ngoài ra, phải bao\r\ngồm các điều khoản sau (được quy định cho từng lớp tiếp giáp):

• Phổ bức xạ thử nghiệm là hàm của bước sóng (duy nhất cho tất cả các lớp\r\ntiếp giáp);

• Hệ số phù hợp Z_i;

• Hệ số không phù hợp MM_i;

• Bức xạ đo được G_i,meas đối với từng\r\nthiết bị chuẩn;

• Phân tích độ không đảm bảo đo có xem xét độ lệch của điều kiện đo so\r\nvới điều kiện chuẩn o

Các thông tin dưới đây có thể được bao gồm:

• Nhận dạng lớp tiếp giáp giới hạn dòng điện đối với cả phổ thử nghiệm\r\nvà phổ chuẩn;

• Cân bằng dòng điện Bal_ij\r\nđối với tất cả các lớp tiếp giáp.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] M. A. Steiner and J. F. Geisz, "Non-linear luminescent\r\ncoupling in series-connected multijunction solar cells", Appl. Phys. Lett.\r\n100, 251106,2012

[2] S. R. Kurtz, K. Emery and J. M. Olson, "Methods for\r\nanalysis of two-junction, two-terminal photovoltaic devices", Proc.\r\nOf First WCPEC, Hawaii,1994, pp. 1733-1737

[3] M. Meusel, R. Adelhelm, F. Dimroth, A.W. Bett, and W. Warta, Spectral\r\nMismatch Correction and Spectrometric Characterization of Monolithic III-V\r\nMulti-Junction Solar Cells. Progress in Photovoltaics: Research and Applications,\r\n2002, 10(4): pp. 243-255

[4] M. Pravettoni, A. Virtuani, K. Keller, M. Apolloni, and H. Müllejans,\r\n"Spectral mismatch effect to the open-circuit voltage in the indoor\r\ncharacterization of multi-junction thin-film photovoltaic modules", Proc.\r\n39th IEEE PVSC, Tampa 2013, pp. 706-711