CNS 13059-8-2002 Photovoltaic devices Part 8 Measurement of spectral response of aphotovoltaic (PV) device《光电伏打组件(第八部：光电伏打组件光谱响应之量测)》.pdf

1、1 光電伏打元件(第八部：光電伏打元件光譜響應之量測) 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS總號 類號 ICS 621.385.5 13059-8 C6346-8 經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 91 年 12 月 5 日 年月日(共 5 頁) Photovoltaic devices Part 8 : Measurement of spectral response of a photovoltaic (PV) device 1. 適用範圍 本標準規定線性及非線性光電伏打元件相對光譜響應之量測指引，本標準僅適用於單接面（ singl

2、e-junction）元件。 2. 參考 本標準參考 CNS 13059光電伏打元件等系列標準，尤其是第一部的光電伏打電流電壓特性量測、第二部的基準太陽電池之要求條件及第三部的具光譜照射光基準數據之陸上光電伏打（ PV）太陽元件量測原理。 3. 薄膜元件之特定要求條件 3.1 穩定度之預先評估 在量測薄膜元件之光譜響應前，此待測元件應穩定化，如光浸染（ light soaking）測試程序之規定（參照 CNS_IEC 61646）。 3.2 白色偏移光下之量測 此光譜響應量測應在類同 AM1.5 相對光譜分布之白色偏移光（ white bias light）下完成，在此位準時以致於當偏移位準減

3、少 50%時，光譜響應應無明顯地變化。 3.3 電壓效應 由於電壓之效應，須規定下述專有名詞： (1) 有負載下之光譜響應（vs ） 在特定負載電壓下之電流密度，由在特定波長（ A W-1）之單位照射光所產生，繪出之曲線為波長的函數。 (2) 有負載下之相對光譜響應（ k1vs ） 於歸一正規化負載在最大響應之波長下的光譜響應。 k1vs vs vsmax對薄膜元件，光譜響應量測應在意圖使用之電壓下完成，而此電壓對光譜響應資料應為適確的，故而此電壓情況需與資料一併註明。 4. 相對光譜響應量測 光電伏打元件之相對光譜響應的測量係藉由連續不同波長（包含其響應範圍）之窄頻光源照射其上而測量在此波長

4、時的短路電流密度與照射光。 備考：本標準中所用之光與陽光係為廣義，泛指含紫外線、紅外線與可見光。 2 CNS 13059-8 , C 6346-8 光源應均勻地照射待測元件且元件之溫度係可被控制，電流密度除以照射光或比例參數並以之繪出的曲線為波長的函數。另外，使照射光保持固定（如變動單色分光儀之輸出切縫長度）可直接從電流密度讀數得到相對光譜響應。 照射光監測器可為真空熱電偶、熱電輻射計或其他合適的檢光器。另外替代方式是使用先前已校正過的基準光電伏打元件而其相對光譜響應包含所需之範圍，在此種方式測試樣本之相對光譜響應依下式計算 ： k22s k11s mrmtJJ其中： k11s 在波長為之基準

5、光電伏打元件相對光譜響應。 k22s 在相同波長之測試樣本相對光譜響應。 mrJ 在波長為之基準光電伏打元件測量到的短路電流密度。 mtJ 在波長為之測試樣本測量到的短路電流密度。 測試之組裝及設定與履行測量，須特別考量下述事項： (1) 在測試平面上照射光之均勻度（當測試樣本與基準光電伏打元件尺寸不同時均勻的照射光非常重要）。 (2) 濾波器傳輸曲線應定期檢驗以測出任何“高諧波”傳輸。 (3) 負載電阻應校正與接點阻抗應檢驗。 (4) 元件短路電流響應之線性與在全波長、全照度位準下的光強度之比較。 (5) 負載電阻應保持實際上的最低以儘量維持於真正的短路狀況。 圖 1 及圖 2 為二個測試安

6、排之例，圖 1 使用石英分光柱單色分光儀為整體而圖 2 使用濾波輪作為單色分光源。 備考：本標準用語“單色分光”意為窄頻。 上述二例，光源皆使用 1000W 鹵素燈泡，操作穩定的輸出 3200K 色溫，測試電池與照射光監測器相對地固裝於可旋轉溫度控制區檯之兩側，如此二者皆對單色分光線無誤地處於相同位置。另外，此二者亦可固裝於具有合適定位點的滑動器上或由光線分光器同時地被照到。 濾波輪應包含足夠數目之窄頻濾波器以涵蓋電池之響應範圍，其波長級距不超過50nm。在光源與測試電池或照射光監測器之間，濾波器之安排使每個濾波器可被輪流標示。重要的是每個濾波器其旁帶應被忽略（低於 0.2）。單色分光儀正常使

7、用固定切縫且手動設定至相同波長級距。 矽晶太陽電池及其他電池當與照射光之響應顯示為線性變化時，其短路電流（跨越標準四端固定電阻之壓降）及真空熱電偶或輻射計之開路電壓可直接由直流數位電壓表或電位計測量到。儀表準確度及短路電流量測之要求條件參照 CNS 13059-1光電伏打元件（第一部：光電伏打電流電壓特性量測）與 CNS 13059-3光電伏打元件（第三部：具光譜照射光參考數據之陸上光電伏打（ PV）太陽元件量測原理）。如使用直流法，輸出光線、測試樣本與照射光監測器應完全地包含於防反射之光密封盒內且應小心翼翼地採預防措施以避開會導致誤差之熱源及隨機電磁場。另外，輸出光線在低頻時須截斷及輸出電壓

8、應放大及整流，在此種情況，重要的是保證放大器呈線性及無漂移。 3 CNS 13059-8 , C 6346-8 對非線性元件則必需使用截斷式單色分光線，且為增強照射光至所需之工作位準（例如 1000W m-2）應如圖 1 及圖 2 所示從合適的穩態模擬器中使用其未調變偏移光。對線性元件，亦應使用偏移光除非證明若不使用偏移光，所得之光譜響應不會有明顯地改變。 脈波式太陽光譜響應量測法示於圖 3，除了光源改變外，量測法仍相同，此法係基於比較由待測電池所產生的短路電流與由光譜已校正之基準元件所產生的短路電流兩者之差異。此測試設定含： (1) 有力的閃光燈泡以產生高強度光脈波。 (2) 如前所述之濾波

9、輪及光密封盒。 (3) 對測試樣本與基準光電伏打元件皆可保證重覆產生定位之樣本盛器。 (4) 符合 CNS 13059-2光電伏打元件（第二部：基準太陽電池之要求條件）標準之光譜已校正之基準光電伏打元件（由國家認可之輻射實驗室履行此校正為宜）。 (5) 十個一組之負載電阻。 (6) 電子式“峰值檢光器”。 (7) 數位電壓表。 備考：脈波式光量測法不適用於響應時間太慢的測試樣本，因此必須確認相同之短路電流密度從脈波式光源及穩態光源來亦具有相同之強度。而此要求條件亦適用於基準元件。 在組裝測試設定及履行量測中，必須對光脈波強度監測及後續之讀數更正給予特別注意。讀數更正可能為手動式或為自動式（後者

10、比較好）。 圖 1 使用單色分光儀之光譜響應量測 太陽模擬器 偏移光 測試樣本 輻射計或 基準電池 可旋轉溫度 控制區檯 截斷器 單色分光儀 平面鏡 光源 凹面鏡 4 CNS 13059-8 , C 6346-8 圖 2 使用濾波輪之光譜響應量測 圖 3 實驗為脈波式光譜響應量測之測試設定 偏移光 測試樣本 可旋轉溫度 控制區檯 輻射計或 基準電池 截斷器 濾波輪 光源 太陽模擬器 閃光燈泡 觸發器 電源供給器 干擾濾波器 濾波輪 屏遮器 光密封盒 光脈波強度監測器 遮蓋旋轉樣本盛器 峰值檢光器 數位電壓表 5 CNS 13059-8 , C 6346-8 引用標準： CNS 13059-1 光電伏打元件（第一部：光電伏打電流電壓特性量測） CNS 13059-2 光電伏打元件（第二部：基準太陽電池之要求條件） CNS 13059-3 光電伏打元件（第三部：具光譜照射光參考數據之陸上光電伏打（ PV）太陽元件量測原理） 相應應國際標準： IEC 904-8 Photovoltaic devices Part 8 : Measurement of spectral response of a photovoltaic (PV) device