Il Fujian Metrology Institute (FMI) e il National Photovoltaic Industry Measurement and Testing Center (NPMV) hanno creato un sistema di tracciabilità meteorologica per celle solari basate su silicio o perovskite.
I ricercatori dei due istituti cinesi hanno spiegato che attualmente esistono tre metodi per la calibrazione e la tracciabilità delle celle solari: il Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Germania (PTB), il National Institute of Metrology (NIM) in Cina e l’Industrial Technology Research Institute di Taiwan (ITRI).
I tre metodi si basano sulla responsività spettrale differenziale (DSR), un metodo standard per misurare la responsività spettrale dei rivelatori fotovoltaici a un livello di irraggiamento elevato. “Il sistema di calibrazione DSR del PTB ha attualmente un’incertezza dello 0,56% nella misurazione della corrente di cortocircuito delle celle solari di riferimento, mentre quelli del NIM e dell’ITRI hanno incertezze rispettivamente dello 0,9% e dello 0,7%”, hanno spiegato i ricercatori.
Il team cinese ha messo a punto il nuovo sistema facendo riferimento alla norma IEC 60904-4, che stabilisce i requisiti delle procedure di calibrazione per la tracciabilità delle celle solari al silicio, e alla norma IEC 60904-2, che stabilisce i requisiti per la classificazione, la selezione, l’imballaggio, la marcatura, la calibrazione e la cura dei dispositivi fotovoltaici di riferimento.
“Abbiamo sviluppato un sistema di calibrazione basato sulla responsività spettrale differenziale (DSR) e il relativo metodo di misurazione, poi abbiamo utilizzato questo sistema per effettuare il trasferimento della calibrazione dal rivelatore standard alla cella solare della World Photovoltaic Scale (Wpvs) che funge da riferimento primario, costruendo così la capacità di misurazione delle celle solari di riferimento primario”, hanno aggiunto i ricercatori.
Il metodo DSR proposto è in grado di misurare la reattività spettrale assoluta di una cella solare Wpvs sotto una luce di polarizzazione bianca di 1000 W/m2 nell’intervallo della lunghezza d’onda di risposta effettiva. Successivamene, può confrontare questi valori con quelli della distribuzione spettrale solare di riferimento AM1.5 secondo lo standard IEC 60904-3, che descrive i principi di misurazione di base per la determinazione della potenza elettrica dei dispositivi fotovoltaici e calcolare il valore di calibrazione della cella solare Wpvs.
L’intera procedura viene attuata mantenendo la temperatura della cella di riferimento e dei rilevatori standard a 25 C°, utilizzando una luce di polarizzazione bianca regolabile nell’intervallo di irraggiamento 0,01-1,2 sun e utilizzando una luce monocromatica uniforme regolabile tra 280 nm e 1200 nm.
Il gruppo ha inoltre creato un’apparecchiatura adatta sia alle celle di silicio che a quelle di perovskite, che consente di utilizzare i simulatori solari per valutare le prestazioni delle celle trasferendo i dati dai dispositivi fotovoltaici Wpvs alle celle solari secondarie di riferimento.
Il sistema di calibrazione è composto da un sistema di luce monocromatica, un sistema di luce di polarizzazione, una piattaforma di misurazione motoria 3D con controllo della temperatura e un sistema di misurazione elettrica.
Il sistema di luce monocromatica è dotato di una lampada allo xeno, una lampada alogena, due monocromatori con 3 reticoli, un chopper, una ruota di filtraggio e un modulo di lenti ottiche, mentre il sistema di luce di polarizzazione utilizza delle lampade alogene e un alimentatore CC programmabile. Inoltre, la piattaforma di misurazione è costituita da una piattaforma di spostamento automatico 3D ad alta precisione, una piattaforma a temperatura controllata e un sistema programmabile ad alta precisione a temperatura controllata. Infine, il sistema di misurazione elettrica si basa su due preamplificatori di segnale, due amplificatori lock-in, un multimetro digitale di alta precisione con un dispositivo di acquisizione dati multi-canale e un software di acquisizione dati.
Il sistema di calibrazione sviluppato ha partecipato due volte al confronto internazionale, dimostrando un’incertezza dello 0,7% e realizzando l'”equivalenza internazionale” che, hanno affermato gli scienziati, è di livello mondiale.
Il nuovo sistema è stato presentato nello studio “The establishment of a metrological traceability system for solar cells“, pubblicato su Measurements: Sensors.
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