Способ определения коэффициента полезного действия солнечных элементов

30 35 45 Изобретение относится к производству солнечных элементов (СЭ) и измерений их параметров, в частности к измерению КПД солнечных элементов, работающих при концентрированном излучении в условиях принудительного охлаждения..Цель изобретения - повьппение точности измерений КПД солнечного эле- Ч.мента (СЭ) при концентрированном излучении в условиях принудительного охлаждения за счет исключения погрешности, обусловленной точностью градуировки термопары.Достижение поставленной цели осуществляется тем, что для определения мощности излучения, поглощаемого СЭ, измеряется стационарное превьппение температуры освещаемого СЗ в режиме холостого хода или короткого замыкания над его температурой до освещения, в отсутствие освещения через СЗ пропускают электрический ток в прямом направлении от внешнего источника, обеспечивающий установление такого же стационарного превышения температуры СЭ как и при освещении, и определяют мощность, рассеиваемую СЭ, которая равна мощности поглощаемого излучения.Превышение температуры СЭ в режиме холостого хода или короткого замыкания при освещении пропорционально мощности поглощаемого излучения. При нагреве СЭ от внешнего источника превьппение температуры СЭ также пропорционально мощности, выделяемой на СЭ, При одинаковых значениях станционарного превышения температурыСЭ мощность поглощаемого СЭ излучения и выделяемой на СЭ электрической мощности при его нагреве от внешнего источника тождественно равны. Поэтому КПД СЭ определяется отношением отдаваемой им мощности при оптимальной нагрузке к мощности, выделяемой на СЭ от внешнего источника при указанных условиях,На чертеже представлена блок-схема устройства измерения КПД, реализующего способ.Устройство содержит концентратор 11 излучения - параболическое зерка- ло, диафрагму 2, солнечный элемент 3, вольтметр 4, амперметр 5, реостат6, источник 7 тока, дифференциальную термопару 8 медь-константан, потенциометр 9, цилиндрическую опору 1 О 15 20 10, вал 11, подшипник 12 опоры, редуктор 13, основание 14,Солнечное излучение фокусируется параболическим зеркалом 1 с прожекторнои установки на поверхность солнечного элемента 3. Диафрагма 2 установлена для уменьшения аберраций. Солнечный элемент 3 охлаждается,проточной водой. Напряжение на солнечном элементе 3 измеряется вольтметром 4.Ток, подаваемый в нагрузку (реостат 6) солнечным элементом 3, а 1также ток, проходящий через солнечный элемент 3, при его разогреве от внешнего источника 7 тока измеряется амперметром. При измерении нагрузочных характеристик амперметр 5 подключают к клемме реостата (клемма о ), при нагреве солнечного элемента током от внешнего источника 7 тока полярность подключения амперметра изменяют и подключают его к клемме 5Превьппение температуры солнечного элемента над температурой охлаждающей жидкости контролируют дифференциальной термопарой 8 медь-константан. Один спай термопары (холодный) закрепляют у входного штуцера радиатора. Сгай обматывают алюминиевой фольгой, а сверху тонкой лавсановой пленкой и плотно прижимают кштуцеру радиатора, что обеспечиваетнадежный тепловой контакт и отсутствие электрического контакта. Второйспай припаивают индием к токоведущей контактной шине на освещаемой поверхности солнечного элемента 3, на расстоянии от центра около 2/3 радиуса. солнечного элемента, Для уменьшения нагрева проводов термопары солнечным излучением они изолированы лавсановой пленкой и сверху обмотаны алюминиевой фольгой. Термопара выполнена таким образом, что сигнал с нее на потенциометр 9 поступает по медным проводам, образующим спаи вдифференциальной термопаре. Зеркало 1 и диафрагма 2 закреплена на цилиндрической опоре 10, конструкция которой позволяет осуществить качание в вертикальной плоскости в угле около 60 . Опора 1 Озакреплена на валу 1, поддерживаемом посередине его длины опорой сподшипником 12, а снизу закрепленном на валу редуктора 13. Такая кон1274 Вычисляют КПД СЭ по отношению к поглощаемому излучению по формуле КПД = в -.1 ОЕ. РФормула изобретения Составитель Е. ПлужниковаТехред И.Верес Редактор А. Долинич Корректор Л, Патай Заказ 6484/52 Тираж 643 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 струкция позволяет осуществлять поворот зеркала 1 в горизонтальнойоплоскости на угол 360 . Зеркало 1 сопорами 10, валом 11, подшипником12 и редуктором 13 размещено на массивном основании 14. Для слеженияза солнцем в процессе измерений осуществляют плавное перемещение зеркала путем вращения вала ведущей шестерни редуктора. оИзмерение КПД солнечных элементовпроводится следующим образом. Излучение фокусируется на фоточувствительную поверхность солнечного элемента СЭ) 3. Перемещая СЭ вдоль 15оптической оси, добиваются заполнения светом всей фоточувствительнойплощадки СЭ. Измеряют нагрузочныехарактеристики солнечного элемента,для чего амперметр 5 подключается 20к клемме реостата 6 (клемма о ). Изменяя сопротивление реостата 6, определяют значения тока и напряженияпри различных положениях движка реостата, определяют ток короткого замыкания, выводя реостат на нулевоесопротивление, и напряжение холостого хода, отключая амперметр 5 от реостата 6,В режиме холостого хода или корот-ЗОкого замыкания определяют стационарное превышение температуры СЭ надтемпературой охлаждающей жидкостипри освещении СЭ, для чего измеряютустановившееся значение ЭДС термопары (Е ).Поворотом зеркала добиваются,чтобы излучение не.попадало на поверхность СЭ. Подключают амперметр5 к клемме источника 7 тока, предва Орительно изменяя полярность на зажимах амперметра 5, и реостатом 6устанавливают величину тока 7, черезсолнечный элемент примерно в 5: 10раз больше тока короткого замыкания 4.и ожидают установления стационарнойтемпературы, измеряя ЭДС термопары.Если ЭДС термопары вьппе Е, - умень 032 4шают ток в цепи, если ЭДС термопары ниже Е, - увеличивают ток в цепи. Изменяя несколько раз ток, добиваются чтобы ЭДС термопары при нагреве СЭ от внешнего источника Е была равна ЭДС термопары при освещении СЭ Е Измеряют значения тока 11. и напряжения 7 на СЭ, соответствующие условию Е : ЕПо результатам измерений нагрузочной характеристики строят нагрузочную характеристику и определяют максимальную мощность Р отдаваемую СЭ при освещении. Вычисляют мощность, рассеиваемую СЭ при нагревании его от внешнего источника тока РСпособ определения коэффициента полезного действия солнечных элементов, заключающийся в измерении полезной мощности, отдаваемой солнечным элементом при оптимальной нагрузке и измерении превышения температуры освещаемого солнечного элемента в режиме холостого хода или короткого замыкания над его температурой до освещения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в отсутствие освещения через солнечный элемент пропускают ток в прямом направлении от внешнего источника, обеспечивающий такое же превьппение температуры солнечного элемента как и освещение,измеряют мощность, рассеиваемую солнечным элементом, и определяют коэффициЕнт полезного действия как отношение полезной мощности, отдаваемой солнечным элементом при оптимальной нагрузке, к величине измеренноймощности, рассеиваемой солнечным элементом.