JJF 2064-2023 多结砷化镓太阳电池校准规范 光谱响应度-(高清原版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F2 0 6 42 0 2 3多结砷化镓太阳电池校准规范光谱响应度C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rM u l t i-j u n c t i o nG a A sS o l a rC e l l sS p e c t r a lR e s p o n s i v i t y 2 0 2 3-0 6-3 0发布2 0 2 3-1 2-3 0实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布多结砷化镓太阳电池校准规范光谱响应度C a l i b r a t i o nS p e c i f
2、i c a t i o nf o rM u l t i-j u n c t i o nG a A sS o l a rC e l l sS p e c t r a lR e s p o n s i v i t yJ J F2 0 6 42 0 2 3 归 口 单 位:全国光伏专用计量器具计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院 参加起草单位:上海空间电源研究所 本规范委托全国光伏专用计量器具计量技术委员会负责解释J J F2 0 6 42 0 2 3本规范主要起草人:孟海凤(中国计量科学研究院)张俊超(中国计量科学研究院)杨洪东(上海空间电源研究所)参加起草人:熊利民(中国计量科学研究
3、院)刘 勇(上海空间电源研究所)J J F2 0 6 42 0 2 3目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语和计量单位(1)4 概述(1)5 计量特性(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及其他设备(2)7 校准项目和校准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 校准方法(3)8 校准结果表达(4)9 复校时间间隔(5)附录A 校准结果内页推荐格式(6)附录B 校准原始记录内页推荐格式(9)附录C 校准不确定度评定示例(1 1)J J F2 0 6 42 0 2 3引 言J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 7 12
4、 0 1 0 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示共同构成制定本规范的基础性系列规范。本规范为首次发布。J J F2 0 6 42 0 2 3多结砷化镓太阳电池校准规范光谱响应度1 范围本规范适用于多结砷化镓太阳电池光谱响应度的校准,其他类型多结太阳电池的光谱响应度校准可参照执行。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J F1 0 3 2 光学辐射计量名词术语及定义J J F1 6 5 5 太阳电池校准规范:光谱响应度G B/T2 2 9 7 太阳光伏能源系统术语G B/T6 4 9 5.8 光伏器件 第8部分:光伏器件光谱响应的测量I
5、E C6 0 9 0 4-4 光伏器件 第4部分:标准光伏器件 溯源链建立程序(P h o t o v o l t a i cd e v i c e sP a r t 4:P h o t o v o l t a i c r e f e r e n c ed e v i c e sP r o c e d u r e s f o r e s t a b l i s h i n gc a l i b r a t i o n t r a c e-a b i l i t y)I E C6 0 9 0 4-8-1 光伏器件 第8-1部分:多结光伏器件光谱响应度测量 P h o t o-v o l t a
6、i cd e v i c e sP a r t 8-1:M e a s u r e m e n t o f s p e c t r a l r e s p o n s i v i t yo fm u l t i-j u n c t i o np h o t o-v o l t a i c(P V)d e v i c e s凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语和计量单位J J F1 0 3 2、J J F1 6 5 5和G B/T2 2 9 7界定的以及下列术语和定义适用于本规范。3.1 绝对光谱响应度 a
7、 b s o l u t es p e c t r a l r e s p o n s i v i t y规定的波长上,短路电流与光辐射通量之比。注:绝对光谱响应度简称光谱响应度,单位通常为A/W。3.2 多结太阳电池 m u l t i-j u n c t i o ns o l a r c e l l由多个p-n结组成的太阳电池。注:构成各p-n结的半导体有不同的特征能隙。各p-n结光谱响应度区间也不同,从而提高对太阳光的利用率。4 概述多结砷化镓太阳电池包括双结太阳电池如G a I n P2/G a A s,三结太阳电池如G a I n P2/G a A s/G e,四结太阳电池如G a
8、I n P2/G a A s/I n0.3G a0.7A s/G e等。以G a I n P2/G a A s/G e三结砷化镓太阳电池为例,其由3个子结串联而成,结构和等效电路示意图如图1所示。1J J F2 0 6 42 0 2 3当太阳电池受到太阳光辐射后,各子结吸收各自响应区间波段的能量产生电流,整体电池的响应波段是各子结的叠加,覆盖3 0 0n m18 0 0n m波长范围,从而提高对太阳光的整体利用率。全结构多结太阳电池的电流受限于光生电流最小的子结,流经各子结的电流相等。图1 G a I n P2/G a A s/G e三结太阳电池的结构(左)和等效电路示意图(右)5 计量特性光
9、谱响应度:0.0 1A/W1.0A/W(3 0 0n m18 0 0n m)。注:以上指标不适用于合格性判别,仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件6.1.1 温度:(2 35)。6.1.2 相对湿度:8 0%。6.1.3 其他条件:清洁、无腐蚀性气体,光学暗室,无影响仪器正常工作的电磁场、机械振动。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 标准探测器:光谱响应度波长范围覆盖3 0 0n m18 0 0n m,满足I E C6 0 9 0 4-4所述标准探测器要求及校准结果所声称的不确定度需求。6.2.2 光源:光源的波长范围覆盖3 0 0n m18 0 0n m,建议采用氙灯和卤素灯双光源。直流
10、稳压或稳流电源供电,连续可调,发光光源的最大变化小于0.3%(5 m i n内),并采用监视探测器以监测光源的不稳定性。建议单色光光功率为纳瓦数量级。6.2.3 单色仪:单色仪工作波长范围需覆盖太阳电池的工作波长范围3 0 0n m 18 0 0n m,带宽不大于1 0n m,波长最大允许偏差为1n m。6.2.4 偏置光源:对多结太阳电池进行测量时,需要偏置光与交变的单色光相叠加辐照太阳电池。根据各子结的特性可选用特定波长的L E D灯组或加滤光片的宽波段光源作为偏置光源,其辐照度等参数设置依据:饱和非被校子结,使被校子结处于限流2J J F2 0 6 42 0 2 3状态。6.2.5 斩波
11、器:斩波频率建议为5H z 2 0 0H z。6.2.6 电信号采集系统:工作稳定,非线性优于0.2%。6.2.7 样品温控装置:控温精度1。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目本规范校准项目为光谱响应度校准。7.2 校准方法7.2.1 校准前检查检查被校太阳电池的光敏面和窗口状况,目测是否有裂纹、斑点、气泡和划痕等影响计量性能的缺陷。7.2.2 光谱响应度校准原理本规范是采用比较法对多结砷化镓太阳电池的光谱响应度进行校准。在工作波长范围内,按一定的波长间隔先测量单色光辐照下标准探测器的电信号,再通过调控不同波段的L E D偏置光和不同范围的偏置电压,使得被校子结处于限流状态,测量被校多结太
12、阳电池各子结的电信号。然后,根据标准探测器的已知光谱响应度,计算出被校子结的光谱响应度。也可以逐个波长下对标准探测器和被校太阳电池各子结进行比较测量,逐一得出被校子结在各波长下的光谱响应度。为减小光源不稳定性带来的偏差,测量过程中均采用监视探测器以监视光源变化。光谱响应度量值通过标准探测器组和陷阱探测器溯源至低温辐射计。校准装置和量值溯源示意图如图2所示。如偏置光造成样品温度偏离,则需增加温控装置使样品保持在(2 52)。图2 校准装置和量值溯源示意图3J J F2 0 6 42 0 2 37.2.3 校准方法和步骤7.2.3.1 开启光源和单色仪,并将光源稳定2 0m i n以上。在工作波长
13、范围内,根据实际情况选取合适的波长间隔(如5n m、1 0n m或2 0n m),分别用电信号采集系统同时测量无偏置辐照度Eb下的标准探测器和监视探测器的交流输出电流is()和i1(),得到二者之比值Rs()。7.2.3.2 选择任一待测子结,根据各子结电池的光谱响应波长范围,启用特定波长的偏置光源组。参照I E C6 0 9 0 4-8-1做验证实验,确定偏置光和偏置电压的参数设置,以饱和非被校子结,并使得被校子结成为限流结。7.2.3.3 在设置好的偏置光和偏置电压条件下,采集被校子结电池的交流输出电流it(),同时采集监视探测器的输出电流i2(),得到二者之比值Rt()。7.2.3.4
14、由于标准探测器的绝对光谱响应度Ss()是已知的,因此可得到不同波长和不同偏置辐照度Eb下的被校子结的光谱响应度St():St()=Rt()Rs()Ss()(1)7.2.3.5 考虑到被校样品的均 匀 性 问题,可 选 取3个 不 同位 置,重 复7.2.3.27.2.3.4的流程,再对所得光谱响应度数据取平均值。7.2.3.6 选择另一待测子结,重复7.2.3.27.2.3.5的流程,选取不同波长的偏置光源,调整偏置光辐照度和偏置电压大小,使得待测子结为限流结,依次测量得到多结砷化镓太阳电池各子结的光谱响应度。8 校准结果表达校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息:a)标题:“
15、校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及其有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校太阳电池有
16、效的声明;4J J F2 0 6 42 0 2 3p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。9 复校时间间隔建议复校时间间隔为1年。由于复校时间间隔的长短是由被校对象使用情况、使用者及其本身质量等诸因素所决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。5J J F2 0 6 42 0 2 3附录A校准结果内页推荐格式证书编号*-*校 准 结 果以三结砷化镓太阳电池为例,光谱响应度校准结果:1.顶电池数据如下表所列:波长n m响应度A/W波长n m响应度A/W波长n m响应度A/W波长n m响应度A/W3 0 03 1 03 2 03 3 03 4 03 5 03 6 03 7
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