Назначение
Комплекс метрологический для измерений характеристик солнечных элементов «МК-СЭ» (далее по тексту - Комплекс) предназначен для калибровки эталонных солнечных элементов в стандартных условиях.
Область применения: метрологическое обеспечение разработки и производства элементов солнечной энергетики.
Описание
Комплекс состоит из 2-х установок:
• установки МК-УСЧ для измерения абсолютной спектральной чувствительности и тока короткого замыкания солнечных элементов в спектральном диапазоне 0,28...2,5 мкм в условиях стандартного освещения (спектр АМ 1.5, уровень освещенности 1000 Вт/м2, температура 25°С);
• установки СТ200 на основе имитатора солнечного излучения для измерения эффективности и других характеристик солнечных элементов.
Установка МК-УСЧ предназначена для измерения в стандартных условиях абсолютной спектральной чувствительности, тока короткого замыкания, температурной зависимости спектральной чувствительности и тока короткого замыкания солнечных элементов. Принцип действия установки МК-УСЧ основан на компарировании эталонных приемников излучения и калибруемых солнечных элементов.
Конструкция установки МК-УСЧ включает в себя следующие приборы и оборудование:
• блок источников излучения, включающий ксеноновую, галогенную и спектральную лампы, установленные на подвижной платформе;
• двойной монохроматор с оптической системой, контрольным фотоприемником и источником смещающего излучения;
• термостатированную платформу для калибруемых солнечных
элементов, установленную на 3-х координатном устройстве
позиционирования:
• систему измерения и обработки информации;
• источники питания;
• комплект эталонных солнечных элементов;
• оптические столы.
Программное обеспечение установки МК-УСЧ представляет собой управляющую программу, предназначенную для тестирования установки МК-УСЧ, ввода исходных данных, управления процессом измерений, сбора и обработки результатов измерений. Управляющая программа установки МК-УСЧ не оказывает влияние на метрологическое обеспечение, поскольку методическая погрешность вычислений управляющей программы значительно меньше погрешности измерений. Защита управляющей программы обеспечена входным паролем компьютера из состава установки МК-УСЧ.
Принцип действия установки СТ200 на основе имитатора солнечного излучения основан на воспроизведении естественного солнечного света с использованием ксеноновой лампы высокого давления и последующего сбора и обработки данных измерений, необходимых для построения вольт-амперной характеристики, вычисления эффективности и других характеристик солнечных элементов.
Конструкция установки СТ200 включает в себя следующие приборы и оборудование:
• имитатор солнечного излучения SS200AAA;
• измерительная система СС.
Программное обеспечение установки СТ200 представляет собой программу измерительной системы IVCurveTracer.exe, предназначенную для ввода данных исследуемого солнечного элемента, управления процессом измерений, сбора и обработки результатов измерений. Программа IVCurveTracer.exe установки СТ200 не оказывает влияние на метрологическое обеспечение, поскольку погрешность вычислений программы значительно меньше погрешности измерений. Защита программы IVCurve Tracer.exe обеспечена входным паролем компьютера из состава установки СТ200.
Основные технические характеристики установки МК-УСЧ для измерения абсолютной спектральной чувствительности и тока короткого замыкания солнечных элементов
Спектральный диапазон, нм 280 ...2500
Диапазон уровня освещенности источника смещающего излучения, Вт/м2 1 ... 1100
Доверительные границы абсолютной погрешности установки длины волны спектрокомпаратора, нм, не более 0,2
Диапазон рабочих температур термостабилизированной платформы, °C 20 ...30
Диапазон измерения спектральной чувствительности, А Вт’1 м2 5 • 10’8 ... 2-10'4
Доверительные границы относительной погрешности результата измерения абсолютной спектральной чувствительности, % в диапазоне длин волн 0,28...1,0 мкм ±1,3
в диапазоне длин волн 1,0...2,5 мкм ±2,5
Диапазон измерения тока короткого замыкания
в стандартных условиях, А 0,001 ...0,2
Электропитание установки - однофазная сеть переменного тока:
- напряжение, В
220±22
-частота, Гц 50±1
Габаритные размеры, мм, не более:
- Оптический стол с монохроматором, оптической системой
и источником смещающего излучения - 2500x1200x1000
- Оптический стол с термостабилизированной
платформой и устройством позиционирования 2500x1200x1700
- Блок источников излучения 800 хбОО х1800
- Система измерения и обработки информации 800x600x1200
Масса, кг, не более:
- Оптический стол с монохроматором, оптической системой
и источником смещающего излучения
- Оптический стол с термостабилизированной
платформой и устройством позиционирования
- Блок источников излучения
- Система измерения и обработки информации
Технические характеристики
Тип лампы Ксеноновая с короткой дугой
| Мощность лампы, Вт Размеры области освещения, мм Тип спектра излучения Уровень освещенности, Вт/м2 Доверительные границы относительной погрешности воспроизведения уровня освещенности в центре освещаемой области, % Диапазон измерения токов, А Максимальное значение измеряемого Напряжения, В Продолжительность измерения, мкс Максимальное количество точек | 1430 200x200 AM 1.5G 850 ... 1150 ±2 МО'5 ... 20 ± 10 50 ... 500 |
| на кривой вольт-амперной характеристики Электропитание: | 4 096 |
| Однофазная сеть переменного тока напряжением, В Частотой, Гц Максимальная потребляемая мощность, Вт Габаритные размеры имитатора (Высота х Ширина х Глубина), мм Габаритные размеры измерительной системы (Высота х Ширина х Глубина), мм Масса, кг - имитатора - измерительной системы | 220 50 ... 60 2 350 2060x416x618 432x533x457 100 30 |
Условия эксплуатации Комплекса:
- температура окружающего воздуха, °C
22±2
101±4
65±20
- атмосферное давление, кПа
- относительная влажность воздуха, %
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации печатным способом.
Комплектность
Комплектность комплекса метрологического для измерений характеристик солнечных элементов «МК-СЭ» представлена в Таблице 1.
Таблица 1.
| Наименование | Количество, шт. |
| Блок источников излучения | 1 |
| Двойной монохроматор | 1 |
| Оптическая система с системой линейного позиционирования | 1 |
| Контрольный сЬотоприемник | 1 |
| Источник смещающего излучения | 2 |
| Термостабилизированная платформа с системой трехкоординатного позиционирования | 1 |
| Термостат жидкостный | 2 |
| Блок питания PS120 PU | 3 |
| Блок коммутации ламп | 1 |
| Контроллер линейного позиционера | 6 |
| Электронный коммутатор с предусилителем | 1 |
| Синхронный детектор 7265 | 3 |
| Цифровой мультиметр 345 8А | 2 |
| Оптический стол | 2 |
| Компьютер | 1 |
Программное обеспечение | 1 |
| Имитатор солнечного излучения SS200AAA | 1 |
| Измерительная система СС | 1 |
| Руководство по эксплуатации | 1 |
| Методика поверки | 1 1 |
Поверка
Поверку комплекса осуществляют в соответствии с документом «Комплекс метрологический для измерений характеристик солнечных элементов «МК-СЭ». Методика поверки», утвержденным ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИОФИ» в октябре 2010 г.
Основные средства поверки:
• Набор эталонных приемников излучения из состава ВЭТ 86-7-2010;
• Эталонный неселективный приемник излучения из состава ВЭТ86-5-2003.
Межповерочный интервал - 1 год.
Нормативные документы
1. ГОСТ 28977-91 Фотоэлектрические приборы. Часть 1. Измерение фотоэлектрических вольт-амперных характеристик.
2. ГОСТ Р 50705-94 Фотоэлектрические приборы. Часть 2. Требования к эталонным солнечным элементам.
3. Техническая документация ФГУП «ВНИИОФИ», г. Москва.
Заключение
Тип «Комплекс метрологический для измерений характеристик солнечных элементов «МК-СЭ»» утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен в эксплуатации.
