Caracterización de celdas y módulos FV (Jose Ortega).pdf - C.I.E.

Medición de la Curva I-V de Celdas y MódulosFotovoltaicosJosé Ortega CruzCIE-UNAM

Para fines de evaluación, la medición de la característica I-V es trasportada a lassiguientes condiciones estándar de medida (STC):• Irradiancia global: 1000 W/m 2 .• Temperatura del dispositivo: 25°C.• Irradiancia espectral de referencia para una masa de aire de 1.5. (AM1.5).Y a la potencia entregada por el módulo Fv a un voltaje nominal, bajo estascondiciones, se le conoce como Potencia Pico.En los últimos 30 años el comité Electrotécnico Internacional (IEC) ha desarrolladouna serie de Normatividad sobre todo para silicio Cristalino y recientemente paratecnología de películas delgadas.

Diagrama esquemático del procedimiento de lamedición de la curva I-V

Estándares relevantes para la medición de potencia FvFuentes de luz:• IEC 60904-3: Fundamentos de medida de dispositivos solares Fv de uso terrestrecon datos de irradiancia espectral de referencia.•IEC 60904-9: Requerimientos de desempeño del simulador solar.Dispositivos de referencia:•IEC 60904-2: Requerimientos de celdas solares de referencia.•IEC 60904-4: Procedimiento para establecer la trazabilidad de calibración deceldas de referencia.

Dispositivos de prueba y referencia:•IEC 60904-5: Determinación de la temperatura de la celda equivalente dedispositivos Fv por el método de voltaje a circuito abierto.•IEC 609904-8: Medida de la respuesta espectral de un dispositivo fotovoltaico.•IEC 60904-10: Métodos de medida de linealidadFuentes de luz y dispositivos Fvs.•IEC 6904-7: Cálculo del error introducido por desacoplo espectral en las medidasde un dispositivo Fv.Como Medir la curva I-V:•IEC 60904-1: Medida de la característica Corriente-Voltaje de los módulosFotovoltaicos.Como trasladar la curva I-V:•IEC 608891: Procedimiento de corrección con la temperatura y la irradiancia de lacaracterística I-V de dispositivos Fvs de silicio cristalino.

Irradiancia espectral (W/m 2 nm -1 )Distribución de la irradiancia espectral2.42.0AM0 (1347 W/m 2 )AM1.5 G Inc (1000 W/m 2 )AM 1.5 D (900 W/m 2 )Distribución de la irradianciaespectral Total (directa + difusa):1000 W/m 2 , AM 1.5, 37° Plano dela superficie, un albedo 0.2.1.61.20.80.40.00 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000Longitud de Onda (nm)

Característica I-VPunto A: Corriente de corto circuito I SC .Punto B: Voltaje a circuito abierto V OC .Punto C: Potencia Máxima.I SC y V OC son obtenidas con 0.2 %

Requisitos generales de medida: (IEC 904-1)• La irradiancia se medirá mediante un dispositivo de referencia calibrado.•Este dispositivo de referencia tendrá, la misma respuesta espectral que eldispositivo de prueba y será seleccionado y calibrado.

Las temperaturas del dispositivo dereferencia y del prueba serán medidoscon una precisión de 2°C.La superficie activa será coplanardentro 5°, con la superficie deldispositivo de referencia

La corriente y el voltaje serán medidos con una precisión de 0.5%,utilizandoconductores independientes en las terminales.

Medidas con luz solar:Las medidas con luz solar se realizarán sólo cuando la irradiancia global no varémas de un 1% durante el transcurso de una medida. Cuando las medidas seutilicen como referencia a las condiciones de ensayo normalizadas, la irradianciaserá superior a 800 W/m 2 .Procedimiento:•Colocar el dispositivo de referencia lo más cerca posible y coplanar con eldispositivo de prueba. La normal de ambos debe de estar dentro de 10° de laradiación directa.•Registrar las mediciones corriente-voltaje, la temperatura del dispositivo deprueba y registrar la irradiancia. Si es difícil controlar la temperatura, se puedesombrear, para protegerlo de la luz solar y del viento, hasta que la temperatura seestabilice con a la temperatura ambiente. Realizar las mediciones después dequitar la sombra.•Corregir la curva I-V a STC.

Medición con simulador solar continuo y pulsado:•Colocar el dispositivo de referencia, e tal manera que su superficie activa esté 5°de la normal del eje principal del haz luminoso.•Ajustar el nivel de irradiancia en el plano de ensayo.•Registrar la curva I-V.•Corregir la curva I-V.

Procedimientos de Corrección: (IEC 608891):La característica I-V medida será corregida a condiciones STC ó a otros valores detemperatura e irradiancia siguiendo las siguientes ecuaciones:IVSR2 I1 ISC1IMR2 V1 RS II I KI TT TT2! T222T1121Donde: y son los coeficientes de temperatura.K es el factor de curvatura.Rs Resistencia serie.T1, I1, V1 medidos.T2, I2, V2 Corregidos.Isc Corriente de corto circuito.I MR Medida.I SR Referencia.

Determinación de los coeficientes de temperatura:•Los coeficientes de temperatura de voltaje() y corriente (), varían con el nivel deirradiancia y en menor medida con la temperatura.Procedimiento:•Acoplar un sensor de temperatura al dispositivo de prueba.•Colocar el dispositivo de prueba lo más cerca posible al sensor de irradiancia,ambas coplanares.•Medir la curva I-V a diferentes temperaturas.

Graficar los valores de ISC y VOC en función de la temperatura y ajustar unacurva por mínimos cuadrados.El valor de cada pendiente corresponde al coeficiente de temperatura,respectivamente.

Determinación de la resistencia serie:•Trazar la curva I-V del dispositivo de prueba a temperatura ambiente y a dosniveles de irradiancia distintos (las magnitudes no son necesarias). Durante lasmediciones, las temperaturas del dispositivo de prueba no variará más de 2°C.