Name: 실내 실험 평가의 효율성과 집중 태양광 발전에 대 한 유리 (ADG) 프레넬 렌즈에 무색 남자 용 상의의 Irradiance 자리 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-10-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min
Description: 학습하세요 ADG 프레넬 렌즈의 성능 평가 방법을 집광형 태양광 시스템용 광학 소자 특성화를 위해. 이 기법은 투과 효율과 집광 능력을 측정하여 색수차를 감소시키는 렌즈의 우수성을 입증합니다.

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이 작품은 부분적으로 지원 되었습니다 경제와 경쟁력의 스페인 정부에 의해 Acromalens 프로젝트 (ENE2013-45229-P) 그리고 유럽 연합의 지평선 2020 연구 및 방문 자당 비용 프로젝트 내에서 혁신 프로그램에서 자금을 받았습니다. 부여 계약 번호 640873에서 일치.

1. 렌즈 광선 추적 시뮬레이션을 사용 하 여 모델링 <ol><li>모델 준비 <ol><li>가져오기 ADG 프레넬 렌즈를 광선 추적 시뮬레이션 소프트웨어에 형상 하 고 투과율 등 소재 속성을 설정 하 고 굴절 인덱스. 
		참고: ADG 프레넬 디자인 태양 에너지 연구소에서 개발 되었습니다와 그것은 이루어져 있다 페르마 같은 기본적인 광학 원리에 근거 하는 컴퓨터 코드 &#39; s 원리와 Snell &#39; s 법률. 렌즈를 구성 하는 재료의 분산 곡선 설계 기법을 개발 하기 위해 사용 되었습니다. 디자인 방법에 대 한 자세한 설명을 제공가 다른 4.</li>
		<li>광원 각도 조리개와 스펙트럼 분포 등 태양의 실제 속성 설정.</li>
		<li>공칭 초점 거리와 동일 렌즈에서 거리에 수신기를 놓습니다.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56269/56269fig1.jpg" /> 그림 1. 광선 추적 시뮬레이션 모델의 스크린샷입니다. 광원, ADG 프레넬 렌즈 (유리 기판, 탄성 중합체, 플라스틱 이중 프레넬 렌즈 구성)와 렌즈 조리개 (렌즈 수신기)에서 방사 및 출구 (태양에서 방사를 측정 하는 데 사용 하는 수신기 수 셀 수신기)입니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="2"> <li>시뮬레이션을 실행 하 고는 최대 달성 가능한 농도 렌즈 광 효율 등 원하는 결과 계산. 달성 가능한 농도 렌즈 광학 조리개와 자리 캐스팅 되는 수신기의 영역 사이의 비율으로 정의 됩니다. 광 효율은 수신기에서 전력 및 렌즈 광학 조리개 10 전력 사이의 비율으로 정의 됩니다. 
	참고: 수신기의 위치는 수신기 모든 광선은 렌즈에 의해 전송 수집을 지키기 위하여 렌즈에 의해 캐스팅 빛 자리 보다 훨씬 큽니다. 이 방법으로 계산 된 광 효율 자료 흡수, 반사, 및 제조 제약 (초안 각도 팁 코너와 계곡에 반올림) 계정 손실에 걸립니다.</li>
	<li>반복 단계 1.1. 그리고 1.2. 기준으로 사용할 대신 ADG 프레넬 렌즈는 기존의 유리에 실리콘 (SoG) 프레넬 시뮬레이션.</li>
</ol> 2. 태양 전지 특성 <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56269/56269fig2.jpg" /> 그림 2. 집중 장치 태양 전지에 대 한 태양 시뮬레이터입니다. 집중된 방사에서 태양 전지를 특성화 하는 데 사용 하는 태양 시뮬레이터의 사진. 그림 상단 위치가 농도 수준을 결정 하는 램프를 관찰 하는 것이 가능 하다. 아래에 참조 구성 요소 태양 전지 및 DUT 측정 평면 표시 됩니다. 사진의 왼쪽에 전자 장비 (전원 공급 장치 및 DAQ)와 특성화를 수행 하는 데 사용 하는 컴퓨터 수는. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<li><ol>태양 전지 특성화에 대 한 솔 라 시뮬레이터의 교정 <ol><li>장소 태양 시뮬레이터 내부 참조 구성 요소 셀 (상단, 중간, 그리고 하단), 대 한 참조에서 보정 했다 isotypes 라고도 스펙트럼 및 테스트 (DUT), 즉, 태양 전지 측정 장치. 
		참고: 배치 참조 셀 및 DUT 가깝게 가능한 측정 평면에서 균일 하지 않은 조명 때문에 가능한 오류를 줄이기 위해.</li>
		<li>는 플래시 램프 (높이) 농도의 원하는 수준에 도달 하기 위해서는 위치를 조정 합니다. 더는 램프는 측정에서 비행기, 달성 하는 낮은 농도.
		<ol><li>스펙트럼 분포는 램프와 플래시 강도의 위치에 따라 달라 집니다. 스펙트럼 분포를 조정 하는 데 필요한 필터를 추가 합니다. 비슷한 참조 스펙트럼 분포를 얻기 위해 절차 단계 2.2.1에서에서 설명.</li>
		</ol></li> <li>태양 시뮬레이터의 데이터 수집 (DAQ) 보드에 isotypes와 DUT를 연결.</li>
		<li>셀 전류-전압 (IV) 곡선 측정에 사용 되는 분극 값이 포함 된 텍스트 파일을 만들고 텍스트 편집기를 사용 하 여. 텍스트 파일 전압 포인트 당 한 줄을 포함합니다. 더 많은 전압 포인트 높은 곡선 정의에 결과. 분극 값 0 V 3.1 대 사이의 값의 구성 되어 있기 때문에 모든 관련 된 태양 전지는 엠 제이 태양 전지,</li>
	</ol></li> <li>측정 <ol><li>플래시 부패에 걸쳐 빛의 강도 초기 피크는 그리고 감소 ( 그림 3) 시작. 빛 스펙트럼 분포 또한 플래시 펄스를 통해 수정 됩니다. 기존의 엠 제이 태양 전지는 시리즈에서 연결 된 다른 bandgaps와 세 개의 하위 셀 구성 됩니다. 각 하위 셀 태양 스펙트럼의 다른 부분에 전기를 변환할 수 있습니다. 따라서, 엠 제이 태양 전지에 의해 생성 된 전류 항상 하위 셀 이상 현재 생산에 의해 제한 됩니다. 정확한 측정을 수행 하려면 상단 및 중간 하위 셀에 해당 하는 두 isotypes 정확 하 게 동일한 방사 레벨을 표시 하는 방사 수준을 선택 합니다. 이 셀은 대상 농도 수준 및 스펙트럼 측정을 확인 한다. Irradiance 수준 아래 하위 셀에 표시 된 일치는 사실 무시 될 수 있습니다. 이것은 상업 MJ Ge 기반 태양 전지는이 하위 셀에 의해 현재 제한 때문 에입니다. 그림 3은이 절차에 대 한 그래픽 설명을 묘사.</li>
		<li>측정에 대 한 한 번 원하는 irradiance 수준 식별, 4 테스트를 시작 합니다. 시뮬레이터 2.1.4 단계에서 정의 하는 텍스트 파일에서 분극 포인트 읽습니다.; 모든 지점에 대 한 장비는 태양 전지에 의해 생성 된 전류 측정을 트리거 플래시, 원하는 전압에 셀에서. IV 커브는 전류 및 전압 값의 쌍 컴퓨터 화면에 표시 됩니다. 
		참고: IV 커브에서 그것은 얻을 수는 단락 회로 전류 (나 sc), 열 회로 전압 (V oc), 채우기 비율 (FF), DUT의 효율성 (비록 다음 섹션의 단락 전류에만 사용 됩니다).</li>
		<li>반복 단계 2.2.2. 태양 전지 광 전류는 농도에 선형으로 달려 보려고 다른 농도 수준에서 수준 ( 그림 4 참조) 하 고, 따라서, 보정된 셀에 빛 센서로 사용할 수 있습니다 렌즈의 초점면에 irradiance를 확인 합니다. 각 농도 수준에 대 한 측정을 수행 하기 위해 적절 한 필터를 사용 하 여 플래시 빛의 스펙트럼 분포를 조정 때 isotypes, 상단과 중간 하위 셀 표시 동일한 방사 레벨 단계 2.2.1에서에서 설명한 대로.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56269/56269fig3.jpg" /> 그림 3. 플래시 부패에 걸쳐 측정 된 크기의 시간 진화. 그래프에서 그것 표시 되었습니다 즉시 해당 위쪽 및 가운데 하위 셀 하 isotype 셀 같은 방사 수준을 측정 하는 경우. 검은 점선 상단과 중간 subcells에 해당 하는 곡선의 교점에서 시작, 다음는 상단과 중간 참조에서 정확한 순간에 측정 전류 DUT 전류 값 (검은 원) 식별 가능 하다 하위 셀 같은 방사 레벨을 참조 하십시오. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
 <img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56269/56269fig4.jpg" /> 그림 4. (A) 체계 실험 테스트를 수행 하는 데 사용 하는 설정입니다. 실험 설정 및 구성 요소 (통합 영역, 렌즈 샘플, CCD 카메라, 및 광 센서로 사용 하는 태양 전지로 광원)의 (B) 사진. 포물선 거울 및 필터가이 사진에 표시 되지 않습니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
 3. 특성화 렌즈.
 <img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56269/56269fig5.jpg" /> 그림 5. 농도의 기능으로는 엠 제이 태양 전지에 의해 생성 된 광 전류의 진화를 나타내는 그래프. 예상 대로 선형 종속성이입니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol><li>설치 준비.
	<ol><li>마운트 3 축 자동 위치 플랫폼: 컴퓨터 보조 이동 플랫폼 보정된 태양 전지/CCD 카메라와 측정 렌즈 사이의 상대적 위치를 정확 하 게 제어할 수.
		<ol><li>3 축 자동된 위치 플랫폼은 완벽 하 게 수평 버블 수준을 사용 하 여 확인 하십시오.</li>
		</ol></li> <li>태양 전지/CCD 카메라 지원 플랫폼에 탑재 &#39; 홀더 x, y 및 z 축 따라 위치를 제어 하는 방식으로 이동 하는 s.</li>
		<li>렌즈 지원 단계 3.1.2에서에서 설명한 이동 홀더 앞에 플랫폼에 탑재. 움직이는 홀더를 사용 하 여 x 및 y 축, 그것은 완벽 하 게 태양 전지/CCD 카메라 목표에 관하여 렌즈 센터 수. 홀더 z 축 따라 이동, 그것은 태양 전지/CCD 카메라 목표 렌즈 (최소 점 크기)의 최적의 초점에서 고 광 축을 따라 이동 가능.</li>
		<li>전체 실험 테스트를 수행 하는 데 사용 하는 컴퓨터에 연결할 모든 장치 (자동된 위치 플랫폼, 셀 광 전류, CCD 카메라, 그리고 크 세 논 램프를 측정 하기 위해 DAQ 보드)</li>
		<li>연결 및 모든 연결 된 장치의 작동을 테스트합니다.
		<ol><li>자당 비용에 대 한 솔 라 시뮬레이터를 제어 하는 소프트웨어를 열고 버튼을 누르면 &#34; 펄스 빛 &#34; 플래시 촬영 하기 위하여. 플래시 감퇴 그래프 그림 3와 비슷합니다, DAQ 보드, 크 세 논 램프, isotype subcells, 그리고 DUT는 제대로 작동 하는 의미.</li>
			<li>카메라가 제대로 작동 하는지 확인 하는 CCD 카메라를 제어 하는 소프트웨어를 엽니다.</li>
			<li>는 컴퓨터 보조 이동 플랫폼을 제어 하는 소프트웨어 열고 3 개의 축 따라 이동 홀더를 이동 하려면 사용 합니다. 그래서, 선택 중 하나 축 축 위에 나열 된 소프트웨어 창의 왼쪽 다음 삽입 된 위치에 &#34; 이동 절대 &#34; 및 펄스 &#34; 실행 &#34;. 움직이는 홀더 이동 예상 대로, 그것은 움직이는 플랫폼 제대로 작동 의미.</li>
		</ol></li> <li>깨끗 하 고 장소 고정된 지원에 측정 렌즈 자동된 위치 플랫폼에 탑재.</li>
		<li>앞에 센서의 배치 중 뜨거운 거울 (짧은 패스 필터 차단 빛의 파장은 700 이상 nm) 또는 차가운 거울 (오랫동안 통과 필터 차단 빛의 파장은 700 보다 짧은 nm). 
		참고: 단계 3.1.7입니다. CCD 카메라를 사용 하 여 측정만 필요 하다.</li>
		<li>이동 홀더를 사용 하 여 태양 전지/CCD 카메라 렌즈에 관하여를 중심을 최적의 초점에서 그것을 배치.</li>
		<li>모든 라인에 5 m m 가까이 셀/CCD 카메라의 위치에서 시작 하는 최적의 초점 거리 보다 렌즈에 측정 지점 (특정 렌즈에 수신기 거리)에 해당 하는 좌표를 포함 하는 텍스트 파일을 만듭니다 임의의 텍스트 편집기를 사용 하 여 그리고 위치 5mm 더.</li>
	</ol></li> <li>측정 단계 <ol><li>태양 전지 측정 참고: 태양 전지에 대 한 태양 시뮬레이터로 같은 방식으로 이전 섹션, 빛의 강도에 대 한 태양 시뮬레이터의 스펙트럼 분포 설명 방문 자당 비용 플래시 부패 통해 변경합니다. 플래시 감퇴의 그래픽 표현을 집중 셀 단계 2.2.1에서에서 설명한 태양 시뮬레이터와 함께 획득 한와 비슷합니다. 그리고 그림 3에 묘사 된. 초기 피크 이며 다음 감소. 플래시 부패에 걸쳐 빛 스펙트럼 분포 변화. 측정 순간에 수행 됩니다 상단 및 중간 하위 셀에 해당 하는 두 isotypes 같은 방사 레벨을 나타냅니다. 
		참고: 태양 전지에 대 한 태양 시뮬레이터의 경우 반대이 경우에 우리 방사 레벨 이상의 유일한 컨트롤 플래시 빛의 강도 및 중립 필터 <ol><li>최적의 irradiance 수준 식별 되 면, 그것은 시작 하는 테스트 합니다. 3.1.9 단계에서 정의 된 모든 위치에 대 한., 저속 한 빛을 방 아 쇠. 시뮬레이터 그것은 렌즈에 의해 집중 조명 아래 현 세대 태양 전지를 추정할 수 있는 플래시 부패에 걸쳐 데이터 신호를 포함 하는 텍스트 파일을 생성 합니다.</li>
			<li>3.1.7에서 단계를 반복. 3.2.1.3 하. 모든 렌즈 측정.</li>
		</ol></li> <li>CCD 카메라 측정 <ol><li>3.1.9에 정의 된 모든 위치에 대 한., CCD 카메라를 사용 하 여 사진을 찍다 생성 된 빛의 자리. 
			참고: 뜨거운 또는 차가운 거울과 함께 하는 카메라의 CCD 센서는 상단과 중간 하위 셀에 유사한 스펙트럼 응답 각각 ( 그림 6 참조). 또한, 사진 유용한 정보를 얻기 위해 몇 가지 예방 조치를 취할 필요가 있다. 첫째, 좋은 신호 대 잡음 비율을 얻을 하 고, 동시에 CCD 센서를 포화 하지 플래시의 빛의 강도 조정 해야 합니다. 이렇게 하려면, 플래시 강도 직접 수정 하거나 원하는 방사 레벨 중립 필터를 사용 가능 하다. 둘째, 그것은 시뮬레이터 챔버 완전히 어두운 측정에 외부 광원의 영향을 피하기 위해 중요 합니다.</li>
			<li>온도 측정 <ol><li>배치 되도록 렌즈 측정 기능ide는 테스트 동안 렌즈 온도 제어 하는 데 사용 하는 열 챔버</li>
				<li>렌즈 온도 10 ° C에서 50 ° C에 10 ° c.에 동일한 단계를 다 열 챔버를 사용 하 여 이렇게 하려면 투명 표지와 열 챔버 내부 렌즈 배치.</li>
				<li>3.2.2.1에 설명 된 동일한 방식으로 CCD 카메라를 사용 하 여 다른 온도 대 한 측정 실시. 
				참고: 테스트 중인 렌즈의 온도 직접 그것에 연결 된 열전대를 통해 측정 됩니다. 렌즈 표면의 온도 차이가 2 보다 낮은 ° c.</li>
			</ol></li></ol></li></ol></li></ol> <img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56269/56269fig6.jpg" /> 그림 6. 콜드 미러 또는 열 유리 (빈 점) 3 J 격자 정합 된 태양 전지 (단색 점)의 중간과 상위 하위 셀의 SR을 시뮬레이션 하 여 필터링 하는 CCD 카메라 실리콘 센서의 스펙트럼 응답 (SR). 이 그림 10에서 수정 되었습니다.
<ol start="3"> <li>태양 전지 측정으로 얻은 결과 처리.
	참고로, <ol><li>보정 사용 isotype 셀 구성 요소 결정 (상단과 중간을 예측 하는 방법에 대 한 자세한 내용은 대 한 모든 위치에 대 한 빛 센서로 사용 되는 태양 전지 셀의 위쪽 및 가운데 하위 세포에 의해 생성 된 광 전류 photocurrents 플래시 부패 하는 동안 기록 된 신호에서 11 참조).</li>
		<li>위쪽 및 가운데 하위 셀 렌즈에 수신기 거리의 기능으로 근접된 광 전류를 나타내는 그래프를 그립니다.</li>
		<li>SoG 프레넬 렌즈의 ADG 무색 프레넬 렌즈를 사용 하 여 얻은 결과 비교.</li>
	</ol></li> <li>CCD 카메라 측정으로 얻은 결과 처리.
	<li>식별 CCD 카메라와 함께 찍은 사진에서 빛의 중심 <ol>. 
		참고: 있는 &#34; 빛의 중심 &#34; irradiance 지도의 분포는 지도의 최대 irradiance의 90% 이상 방사 수준은 그 지역의 중심.</li>
		<li>자리 중심을 확인 한 가능한 반경의 수를 정의 하 고, 각 하나에 대 한 사진에 포함 된 총 방사에 관하여 원 안에 포함 된 빛의 비율을 계산.</li>
		<li>자리 반지름을 계산합니다. 그것 총 irradiance의 95%를 포함 하는 반경으로 정의 된다. 
		참고: 값이 95% 외부 원본에서 진행 하는 빛으로 인 한 소음으로 인해 인위적으로 큰 자리를 피하기 위해 선정 되었습니다, 즉, 크 세 논 램프에서 빛 이나 주변 환경에서 빛.</li>
		<li>3.4.1에서 처리 단계를 반복. 3.4.3에. 따뜻한 것과 차가운 거울으로 측정.</li>
		<li>파란색과 빨간 빛에 대 한 최적의 위치 (최소 점 크기)에 관하여 렌즈에 수신기 거리의 기능으로 빛 반점 직경을 나타내는 그래프를 플롯 (핫 미러 및 차가운 거울 측정, 각각).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Green, M. A., Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., Dunlop, E. D. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.2855/abstract">Solar cell efficiency tables (version 49).</a> Prog. Photovolt. Res. Appl. 25, 3-13 (2016).</li>
<li>Lorenzo, E., Sala, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLorenzo%2C+E+%22Sun+II%22">Sun II</a>. , 536-539 (1979).</li>
<li>Victoria, M. <a target="_blank" href="http://oa.upm.es/30443/">New Concepts and Techniques for the Development of High-Efficiency Concentrating Photovoltaic Modules</a>. , E.T.S.I. Telecomunicación (UPM). (2014).</li>
<li>Vallerotto, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+modeling+of+a+cost-effective+achromatic+Fresnel+lens+for+concentrating+photovoltaics%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Design and modeling of a cost-effective achromatic Fresnel lens for concentrating photovoltaics.</a> Opt. Express. 24, A1245(2016).</li>
<li>Victoria, M., Domínguez, C., Antón, I., Sala, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+analysis+of+different+secondary+optical+elements+for+aspheric+primary+lenses%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Comparative analysis of different secondary optical elements for aspheric primary lenses.</a> Optics Express. 17, 6487-6492 (2009).</li>
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</ol>

공개 하는 것이 없다.

메서드를 두 개의 서로 다른 프로시저를 포함 하는 ADG 프레넬 렌즈의 특성에 대 한 제안: 첫 번째 사용 태양 전지 광 센서로 두 번째는 CCD 카메라를 기반으로 하는 동안.
태양 전지 적용 절차, 엠 제이 태양 전지에 의해 생성 된 광 전류 집중으로 다른 프레넬 렌즈를 사용 하 여 측정 되었다. 방문 자당 비용 태양 시뮬레이터 만드는 프로토콜에 설명 된 대로 포물선 거울에 반영 되는 빛을 방출 하는 크 세 논 플래시 램프의 사용. 이러한 거울 측정 평면 (렌즈 조리개와 일치)에 조명을된 광선을 생성합니다. 거울 제조 허용 오차 및 표면 거칠기는 조명을 측정 평면에 획 일 하다. 솔 라 시뮬레이터에 의해 만들어진 irradiance 균일도 우리의 실험 측정10오류의 주요 원천입니다. 큰 렌즈는 큰 영역 측정 비행기에서 방사를 통합, 이후 비 균일성 인 오류는 렌즈의 크기에 따라 달라 집니다. 태양 에너지 연구소에서 사용 하는 방문 자당 비용 시스템을 위한 태양 시뮬레이터 3 x 3 cm 광학9± 5% 보다 더 나은 균일성 달성. 여기 테스트 ADG 프레넬 렌즈에 대 한 누구의 광학 조리개 40 x 40 mm, 측정을 통해 비 균일성의 효과 긴요 할 수 있다. 이 불확실성을 줄이기 위해 참조 렌즈는 어떤 실험을 실시 하기 전에 다시 측정 합니다. 또한, 이러한 측정을 수행 하는 경우 셀 및 렌즈의 정렬 동안에 특히 조심을 최고입니다. 사실, 태양 전지 defocusing 인해 광 전류 감소 변경 나쁜 초기 위치를 사용 하는 경우 때문에 오차를 피하기 위하여 렌즈에 의해 캐스팅 빛 자리와 정확 하 게 중심으로 배치 했다. 발생할 수 있는 다른 오류는 전면 금속 격자 (엠 제이 태양 전지는 센서 균일 한 방사를 사용 하 여 보정은 하지만 렌즈 측정 동안에 가우스 모양 프로필 캐스팅을 사용)의 다른 음영 요인에 의해 발생 하는. 금속 실험 결과는 영향을 미치지 않습니다 보장 하기 위해, 결과적으로, 수신기 비행기에 백색 반점, 및 렌즈를 전치 하는 여러 측정을 수행 하기 위해 유용 합니다. 측정 된 광 전류 변화 크게 때 약간 가벼운 자리 이동, 금속 그리드는 측정에 영향을 의미 합니다.
예를 들어, thermopiles10등 열 방사 센서를 사용 하 여 기본 렌즈의 광학 효율을 측정 하는 적당 한 다른 방법이 있다. 이 방법의 주요 결점 열 센서의 응답 어떤 플래시 광원에 대 한 너무 느려입니다. 따라서, 그것은 단지 (는 irradiance 및 다른 기상 조건의 스펙트럼 분포에 매우 민감한) 야외 측정에 적용할 수 있습니다. 제안 된 방법으로이 제한 피 한다.
또한, 프로시저 기반 태양 전지를 사용 하 여, 그것은 또한 렌즈에 의해 빛 반점의 크기를 얻을 수 것. 이렇게 하려면, 같은 종류의 여러 엠 제이 태양 전지에 의해 생성 된 및 비슷한 크기 하지만 다른 photocurrents 측정 될 필요가 있다. 그 크기는 렌즈에 의해 빛 자리 캐스트 보다 작은 셀에 대 한 측정 된 광 전류 셀 표면 감소 때문에 셀 밖으로 흘리 고 빛으로 감소 한다. 반대로,는 광 전류 크기 보다 크면 빛 자리, 세포 표면에 렌즈에 의해 전송 하는 모든 빛 도달 태양 전지 이후 엠 제이 태양 전지에 대 한 상수 남아 있습니다. 따라서, 백색 반점의 크기는 최대 효율성을 달성 하는 가장 작은 셀의 크기입니다. 이 방법에 대 한 더 높은 수의 태양 전지 사용, 높은 해상도.
태양 전지 기술된 측정 수행에 적합 한 집합은 항상 사용할 수, 이후 CCD 카메라 절차 빛 자리 크기를 측정 하 제안 되었습니다. 사용 하는 카메라와 함께 찍은 빛의 사진 CCD 센서의 넓은 동적 범위 덕분에 피크와 밸리의 값 사이의 정확한 비교는 가능 하다. irradiance의 절대 값을 계산 하려면 필터 및 CCD 카메라를 포함 하 여 전체 설정의 교정 필요한 것입니다. 그럼에도 불구 하 고, 사진에서 이미지에 어두운 영역에서 조명된 영역을 분리 하 고, 따라서, 가벼운 자리 크기를 추정 가능 하다. 이 방법의 주요 결점은 CCD 센서와 엠 제이 태양 전지는 빛의 근원에 의해 생성 하는 잡음 사이 스펙트럼 불일치 태양 시뮬레이터에 의해 생성 된 조명을된 빔에서 다른. 첫 번째 문제에 대해서 CCD 카메라에 뜨거운 또는 차가운 거울을 추가 하 여 그건 상단과 중간 하위 셀 ( 그림 6참조) 매우 유사한 스펙트럼 응답을 얻을 수 있습니다. 또한, 배경 잡음을 제한 하기 위해 그것은 자당 비용 시뮬레이터의 챔버를 완전히 어둡게 하는 데 필요한입니다. 이후 완전히 외부 광원을 피하기 위해 거의 불가능 합니다, 이미지 처리 매우 중요 하 고 프로그램 잘 될 수 있다. 가장 중요 한 단계는 배경 잡음의 제거 이다. 노이즈 필터링를 부분적으로 자동화 될 수 있다 그러나, 거의 예측 가능한 외부 요인으로 강한 의존 때문 모든 처리 이미지 시각적인 검사를 거칩니다.
렌즈 배치 됩니다 열 챔버 시스템에 추가 하 여 렌즈 온도의 기능으로 빛 자리 크기의 진화를 CCD 프로시저를 사용할 수 있습니다. 이 경우, 앞서 설명한 오류 소스 외에 불확실성 렌즈 온도 측정에서 발생 합니다. 컨트롤 열전대 (직접 컴퓨터에 연결 하는 하나) 센서 가까이 열 챔버의 지점에 배치 하지만 측정 렌즈에 직접 연결 되어 있기 때문에 실제 렌즈 온도 대표 하지 않는다. 따라서, 이러한 열전대를 사용 하 여 측정 하는 온도 렌즈 주변 환경의 평균 온도 이며 실제 렌즈 온도에 반드시 일치 하지 않습니다. 그 때문에 독립적인 열전대에 연결 하는 각 렌즈는 것이 좋습니다. 그럼에도 불구 하 고, 있다 아마 온도 기울기는 렌즈의 다른 점 사이. 일단 열 챔버 원하는 온도 달성 하 고 모든 측정을 수행 하기 전에 그것은 시스템 온도 가능한 통일 될 수 있도록 15-20 분을 기다려야 더 나은이 불확실성을 수량화 해야 합니다.

집중 장치 태양광 (자당 비용) 때문에이 기술을 이용할 수 있습니다 빠른 증분 개선의 고급 다중의 효율성에 접합 (MJ) 태양 전지 기반의 태양 전기의 비용을 줄이기 위해 유망한 기술 이다. 이 소자는 여러 하위 셀 (일반적으로 3 위쪽, 가운데 및 아래쪽 서) 각각의 만든 다른 반도체의 화합물의 구성 됩니다. 모든 하위 셀 각각 전기로 태양 스펙트럼의 다른 부분을 변환할 수 있는 다른 스펙트럼 반응의 결과로 다른 갭을 있다. 이 방법에서는, 엠 제이 태양 전지 효율 값 보다 높은 집중 조명146% 달성 (일반적으로 300-1800 nm) 태양 스펙트럼의 넓은 범위를 이용 할 수 있다. 이러한 태양광 디바이스의 높은 비용에 대 한 보상, 광학 시스템은 집중 최종 시스템 비용을 감소 시키는 그들에, irradiance를 사용 합니다. 현재, 상업적으로 이용 가능한 높은 농도 태양광 (HCPV) 시스템의 대부분은 유리에 실리콘 (SoG) 하이브리드 프레넬 렌즈2기반으로 합니다. 모든 굴절 광학 시스템, 색수차는 렌즈 성능 최대 달성 가능한 농도3 (즉, 최소 가벼운 자리 지역)에서 가장 심각 하 게 감소 요인이 다. Achromatic 렌즈, 즉, 매우 감소 된 색수차, 렌즈를 사용 하 고 그것은 어떤 추가적인 광학 요소 (라고도 보조 광학 요소에 대 한 필요 없이 최대 달성 가능한 농도 현저히 증가 시킬 수 4 , 5)입니다.
Achromatic 렌즈 (일반적으로 불리는 색 남자 그들은 다른 분산 특성을 가진 2 개의 물자를 커플링 조작 때문에)의 디자인은 18 세기 이후 잘 알려진 되었습니다. 기존의 무색 남자 용 상의 두 개의 다른 안경 구성: 첫 번째 왕관 이라고와 낮은 분산, 두 번째는 플린트 라고 있고 있다 높은 분산. 그러나, 이러한 종류의 안경 및 그들의 처리의 전반적인 비용 그들을 unaffordable HCPV 시스템 만든다. 자당 비용 두 플라스틱의 구성에 대 한 Languy 및 공동 저자는 무색 남자 용 상의 제안: poly(methyl methacrylate) (PMMA)와 폴 리 카보 네이트 (PC)6. 그들의 기사에서 다른 구성 및 그들의 이점에 대 한 비교 분석은 제시 하지만 그들의 제조 및 높은 생산에서 확장성을 해결 하지 않고.
여기에 제안 된 ADG 프레넬 렌즈 특정 짧은 파장 ("블루" 빛)와 특정 긴 파장 ("빨간" 빛)에 빛이 정확히 같은 초점 거리는 그런 방법으로 설계 되었습니다. 표준 색 남자에 대 한 설계 방법의 자세한 내용은 다른7을찾을 수 있습니다. 몇 가지 광선 추적 시뮬레이션 대신 기존의 SoG 프레넬 렌즈는 ADG 프레넬 렌즈를 사용 하 여 얻은 향상 된 기능을 보여 주기 위해 실시 되었습니다. 얻은 결과 대 한 자세한 보고서4에 제시 했다. 가장 중요 한 결과 그 때 대체 ADG 프레넬 렌즈와 기존의 SoG 프레넬 렌즈, 달성 가능한 농도 증가 약 3 배 같은 광 효율을 유지 하면서. 또한, 제조 공정 이후8 는 ADG를 상상 SoG 렌즈를 조작 하는 것 매우 비슷합니다, 농도 증가 비용을 크게 증가 하지 않고 얻을 것 이다.
여기에 우리가 현재 집중 굴절 기본 렌즈 구성의 포괄적인 특성화를 수행 하는 프로토콜 고 우리 (벤치 마크로 서 사용) 기존의 SoG 프레넬 렌즈와 여러 ADG 프레넬 렌즈 시 제품에이 프로토콜을 적용 합니다. 이렇게 하려면, 방문 자당 비용에 대 한 솔 라 시뮬레이터 사용 되었습니다. 운영 원리, 뿐만 아니라 시뮬레이터 및 모든 구성 요소에 대 한 자세한 설명을 제시 하고있다 다른9.

<table><tbody><tr><td>HELIOS 3030 태양 광 시뮬레이터</td><td>SAV</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HELIOS 3030 소프트웨어</td><td>SAV</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HELIOS 3198 CPV 태양 광 시뮬레이터</td><td>SAV</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HELIOS 3198 소프트웨어</td><td>SAV</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3 축 자동 포지셔닝 플랫폼</td><td>Zaber TECH.</td><td>T-LSR75A</td><td>카탈로그 번호는 xyz 제어의 한 축에서 높은 정밀도로 렌즈의 움직임을 제어하는 장치에 해당합니다.</td></tr><tr><td>3축 자동 포지셔닝 플랫폼</td><td>Zaber TECH.</td><td>T-LSM200A</td><td>카탈로그 번호는 xyz 제어의 한 축에서 높은 정밀도로 렌즈 움직임을 제어하는 장치에 해당합니다.</td></tr><tr><td>3축 자동 포지셔닝 플랫폼</td><td>Zaber TECH.</td><td>T-LSM200A</td><td>카탈로그 번호는 xyz 제어의 한 축에서 높은 정밀도로 렌즈 움직임을 제어하는 장치에 해당합니다.</td></tr><tr><td>Zaber 콘솔 1.4.7.</td><td>재버 테크니션.</td><td></td><td>컴퓨터에서 자동적인 postionig platfomr를 통제할 수 있는 Zaber tech.에 의해 제공된 소프트웨어,</td></tr><tr><td>Dichroic 여과기</td><td>, Edmund 광학</td><td></td>, <td>뜨거운 및 찬 거울,</td></tr><tr><td>중립 여과기</td>, <td>Edmund 광학</td><td></td><td></td></tr>, <tr><td>유리제 프레넬 렌즈</td><td></td><td></td>에 실리콘, <td>Fraunhofer ISE에 의해 제조하는.</td></tr><tr><td>Achromatic Doublet on Glass Fresnel lens</td><td></td><td></td><td>Solar Energy Institute에서 제조</td></tr><tr><td>Multi Junction 태양 전지</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Charged Coupled Device 카메라</td><td>Qimaging</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Qcapture, CCD 카메라 제어 소프트웨어</td><td>Qimaging</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thermal Chamber</td><td></td><td></td><td>IES</td></tr><tr><td>에서 설계 및 제조TC-720, 열 챔버 제어 소프트웨어</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

실내 실험 평가의 효율성과 집중 태양광 발전에 대 한 유리 (adg) 프레넬 렌즈에 무색 남자 용 상의의 irradiance 자리

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

우리는 태양광 응용 프로그램에 대 한 색 프레넬 렌즈를 특성화 하는 방법을 제시. 유리 (ADG) 프레넬 렌즈에 무색 남자 용 상의 두 재료, 플라스틱 및 그 분산 특성 (굴절률 변화 파장)은 다른는 탄성 중합체로 구성 됩니다. 우리는 먼저 렌즈 형상을 설계 하 고 광선 추적 시뮬레이션, 몬테 카를로 방법에 따라 광 효율 및 최대 달성 가능한 농도의 관점에서의 성능 분석을 사용 하. 이후에, ADG 프레넬 렌즈 시 제품 간단 하 고 신뢰할 수 있는 메서드를 사용 하 여 제조 되었다. 사전 주입 플라스틱 부품 및 고 탄성 및 ADG 프레넬 렌즈의 마루를 조작 하는 유리 기판 연속 적 층의 그것에 의하여 이루어져 있다. 제조 렌즈 프로 파일의 정확도 광학 성능을 집중 장치 태양광 시스템을 위한 태양 시뮬레이터를 사용 하 여 계산 하는 동안 광학 현미경을 사용 하 여 검사 합니다. 시뮬레이터의 방출된 빛 포물선 거울에 의해 반영 된다 크 세 논 플래시 램프로 구성 된다. 조명을 태양 스펙트럼 분포와 진짜 비슷한 각도 조리개 있다. 전 하 결합 소자 (CCD) 카메라를 사용 하 여 및 멀티 정션 (MJ) 태양의 여러 종류에 의해 생성 된 광 전류 측정 렌즈에 의해 캐스팅 irradiance 자리 사진 복용 ADG 프레넬 렌즈의 광학 성능을 평가 수 있었습니다. 셀 이전에 집중 장치 태양 전지에 대 한 솔 라 시뮬레이터에서 특징. 이러한 측정 결과, 모델링과 제조 방법의 적합성, 그리고 ADG 프레넬 렌즈의 색 동작 설명 했다.

앞에서 설명한 실험 테스트에서 얻은 가장 중요 한 결과 다음과 같습니다. -무색 동작 ADG 프레넬 렌즈의 CCD 카메라 측정 (그림 7)를 사용 하 여 증명 되었습니다. -광 효율 (광 센서로 사용 되는 엠 제이 셀으로 측정 하는 전류에 비례) ADG 프레넬의 렌즈 최적의 초점 거리와 초점 거리 축 (그림 8) 셀을 이동할 때 큰 관용을 보여줍니다. -ADG 렌즈에 의해 자리 캐스트의 크기 다른 온도 (그림 9)에 대 한 큰 관용을 보여 줍니다.
스폿 직경 렌즈에 수신기 거리의 기능으로의 진화는 렌즈, 기존의 SoG 프레넬 렌즈와 ADG 프레넬 렌즈에 대 한 그림 7 에 표시 됩니다. 상단 및 중간 부 셀 분석 된 별도로 2 색 성 필터에 의해, 하나 뜨거운 거울 700 이상의 파장을 가진 빛을 필터링, 및 1 개의 차가운 거울 빛의 파장은 700 보다 짧은 필터링 nm. 그림 7a에서 두 곡선의 최소 전치는 볼 수 있습니다. 이것은 반음계 수 차: 짧은 파장의 굴절률 높은 이기 때문에, 푸른 빛의 초점 렌즈에 더 가깝다. 그리고 푸른 빛에 대 한 최소 자리 (렌즈)를 향해 왼쪽에 난민은 붉은 빛에 대 한 최소 자리 (무한)을 향해 오른쪽으로 전치. 반대로, 그림 7b에서 그것은 관찰할 수 있습니다, ADG 프레넬 렌즈에 대 한 푸른 빛에 대 한 최소의 위치가 붉은 빛, 렌즈 전시 색 문제 증명에 대 한 최소 자리와 정확 하 게 해당.
정규화 된 광 전류와 같이 상대 셀-렌즈 거리의 함수는 그림 8에 집중 렌즈에 의해 조명 엠 제이 태양 전지에 의해 생성 된의 진화. ADG 프레넬 렌즈에 대 한 곡선의 넓은 측면, 색 디자인 다는 것 보다 기존의 SoG 프레넬 렌즈 광학 축 따라 최적의 위치에서 렌즈의 변위를 높은 허용을 의미 합니다. 결과적으로, ADG 렌즈는 오류를 조립 하거나 초점 거리, 예를 들면, 온도 편차 변화 어떤 현상에 더 많은 관용.
마지막으로, 렌즈 온도의 기능으로 렌즈에 의해 빛 자리 캐스트의 변화는 그림 9에 표시 됩니다. 상단과 가운데 하위 셀 dichroic 필터 (따뜻한 것과 차가운 거울)를 통해 별도로 분석 되었습니다 했습니다. 렌즈12그들의 온도 제어 하는 투명 한 커버 유리 열 챔버 안에 넣어 왔다. 그림 9 의 그래프 온도 편차 참조 SoG 프레넬 렌즈에 보다 ADG 프레넬 렌즈에 낮은 영향을가지고 하는 방법을 보여줍니다. 사실, 20 ° C의 온도 증가 대 한 후자에 대 한 빛 점 크기의 확장은 중요 한: 직경은 약 30% 상위 하위 셀 크고 최대 60% 중간 하위 셀에 대 한 더 큰. 그와 반대로, ADG 렌즈에 대 한 최악의 경우에도 증가 이다 20%. 도에 강한 열 소풍 야외 운영 조건, ADG 렌즈를 사용 하 여 만들 것 이다 시스템 성능 보다 안정적인 것이 즉.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56269/56269fig7.jpg"> 
그림 7. 스폿 직경 렌즈에 수신기 거리의 기능으로 측정. 스폿 직경 에너지 포함 95%로 정의 됩니다. 빨간 점선된 라인 대표 자리 직경 긴 파장에 대 한 (그는 일반적으로 중간 하위 셀 엠 제이 태양 전지, 즉에 의해 변환., 650-900 nm) 블루 연속 라인 대표 자리 직경 짧은 파장에 대 한 (그 일반적으로 적용 최고 subcell, 즉, 350-650 nm). (한) SOG 프레넬 렌즈, (b) ADG 프레넬 렌즈. 이 그림8에서 수정 되었습니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56269/56269fig8v2.jpg"> 
그림 8. 정규화 된 광 전류 상대 셀 렌즈 거리의 기능으로 그 직경은 3 m m 엠 제이 태양 전지에 의해 생성 된. 각 곡선의 최대 값으로 분할 되었다. 3 렌즈에 대 한 x 축에서 0 (어디 자리 최소화) 최적의 초점 거리를 나타냅니다. 배경 곡선 대표 톱 (원형 표식)에 의해 생성 된 정규화 된 photocurrents 그리고 중간 (삼각형 표식) 하위 셀. ADG_v2 향상 된 ADG 프레넬 렌즈 디자인 이다입니다. MJ 태양 전지 (상단 중간 photocurrents 사이의 최소 값)에 의해 생산 하는 정규화 된 전류 명확 하도록 말했다 되었습니다. 이 그림 13에서 수정 되었습니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56269/56269fig9.jpg"> 
그림 9. 상대 자리 크기 렌즈 온도의 기능으로. (A) 결과 상위 하위 셀 (dichroic 핫 미러 필터를 사용 하 여 실시 하는 측정) 관련. (B) 결과 중간 하위 셀 (dichroic 찬 거울 필터를 사용 하 여 실시 하는 측정)에 관련 된. 상대 자리 크기 측정 각 렌즈에 대 한 최소 값으로 나누어 자리 크기를 얻어진 다. 이 그림13에서 수정 되었습니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig9large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

유리에 무색 남자 용 상의 (ADG) 프레넬 렌즈는 색수차를 줄이기 위해 달성 가능한 농도 증가를 다른 분산 된 2 개의 물자의 사용. 이 논문에서는, ADG 프레넬 렌즈의 완전 한 특성에 대 한 프로토콜 제공 됩니다.

실내 실험 평가의 효율성과 집중 태양광 발전에 대 한 유리 (ADG) 프레넬 렌즈에 무색 남자 용 상의의 Irradiance 자리

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is ...

이 방법의 전반적인 목적은 집광 태양광 시스템을 위한 새로운 광학계로서 유리 프레넬 렌즈 상의 색수차 보정 더블렛의 성능을 평가하는 것입니다. 이 방법은 렌즈에 의해 투영되는 스폿의 크기를 측정함으로써 광학계의 투과 효율과 집광 능력을 모두 결정할 수 있게 합니다. 광학계의 평가는 다접합 태양전지에 빛을 얼마나 잘 집광하는지를 측정하여 수행됩니다.이 장치들은 넓은 스펙트럼 대역폭에 걸쳐 복사 조도를 전기로 변환합니다. 집광 태양광 발전의 경우, 굴절식 주 소자를 사용할 때 색수차로 인해 달성 가능한 최대 집광비가 감소합니다. 이러한 제한은 본 연구에서 설계한 유리 프레넬 렌즈 기반의 색지움 이중렌즈를 사용함으로써 해결할 수 있습니다.해당 설계는 서로 다른 분산 특성을 가진 플라스틱과 엘라스토머라는 두 가지 서로 다른 재료를 포함합니다. 즉, 굴절률의 변화가 파장의 함수로 나타납니다. 저렴한 제조 공정은 유리 기판 위에 두 재료를 적층하여 렌즈의 파켓(parquet)을 얻는 과정을 포함합니다.모든 측정에는 유리 위 실리콘 프레넬 렌즈가 벤치마크로 사용되었습니다. 측정에는 Solar Added Value 사의 집광형 태양전지용 태양광 시뮬레이터인 Helios 3030이 사용되었습니다. 이 장비는 제어된 스펙트럼 하에서 1,000 suns의 집광된 빛 조건으로 MJ 태양전지를 측정할 수 있습니다.측정할 태양전지와 함께 상단, 중단, 하단 기준 아이소타입을 솔라 시뮬레이터 내부에 배치하십시오. 측정면에서의 불균일한 조명으로 인한 오차를 줄이기 위해 이들을 가능한 한 서로 가깝게 배치하십시오. 그다음, 원하는 농도 수준에 도달하도록 플래시 램프의 높이를 조절하십시오.분광 분포를 조정하기 위해 필요한 필터를 추가합니다. 그다음, 아이소타입과 측정할 세포를 솔라 시뮬레이터의 데이터 수집 보드에 연결합니다. 제어 소프트웨어를 열고, 상단과 중간 아이소타입 모두 정확히 동일한 조사 강도를 나타내는 조사 강도 레벨을 선택합니다.이는 셀이 대상 농도 수준 및 스펙트럼 하에서 측정되었는지 확인하기 위한 것입니다. 그런 다음, 시뮬레이터를 실행하여 IV 테스트를 시작합니다. 텍스트 파일에 정의된 각 지점에 대해, 장비는 원하는 전압으로 셀을 분극시키고, 플래시를 트리거하며, 태양 전지에서 생성된 전류를 측정합니다.셀에 의해 생성된 광전류가 농도에 따라 선형적으로 변화하는지 확인하기 위해 서로 다른 농도 수준에서 이 과정을 반복하여, 렌즈 특성 분석용 광센서로서 보정된 태양전지의 신뢰성을 확인합니다. 집광형 태양광 발전 시스템용 태양광 시뮬레이터의 암실 내부에 3축 자동 위치 제어 플랫폼을 설치합니다. 그 다음, X, Y, Z축 방향으로 위치를 제어할 수 있도록 플랫폼의 이동식 홀더에 태양전지를 장착하고 이를 데이터 수집 보드에 연결합니다.다음으로, 측정할 렌즈를 세척하여 자동 위치 조정 플랫폼에 설치된 고정 지지대에 놓습니다. 이동 플랫폼을 사용하여 태양전지를 렌즈의 중심에 맞추고 최적의 초점 거리에 배치합니다. 그런 다음, 콜리메이팅 튜브 내부에 세 개의 동일 유형 셀이 포함된 분광 태양 측정계(spectroheliometer)를 사용하여 측정 중의 스펙트럼 조건을 평가합니다.외부 광원을 모두 차단하기 위해 시뮬레이터 커튼을 닫습니다. 태양 광 시뮬레이터를 제어하는 소프트웨어를 실행하고, Light pulse 버튼을 눌러 제논 플래시 램프를 작동시킵니다. 그다음, 상단 및 중간 아이소타입이 정확히 동일한 조사 강도 수준을 나타낼 때, 태양 전지에서 생성되는 전류를 측정값으로 결정합니다.최적값 주변의 여러 렌즈-세포 간 거리를 포함하는 텍스트 파일을 작성하고, 모든 위치에 대해 측정을 반복하십시오. 유리 프레넬 렌즈 위의 색지움 2중 렌즈를 대조군으로 사용할 유리 프레넬 렌즈 위의 실리콘 렌즈로 교체하여 모든 측정을 반복하십시오. 이전에 사용했던 것과 동일한 3축 자동 정밀 위치 제어 플랫폼에 CCD 카메라를 장착하십시오.최적의 초점 거리를 선택하십시오. 홀더를 조정하여 빛의 점이 CCD 센서의 중심에 대략적으로 위치하도록 배치합니다. 그런 다음, 파장이 650 nanometers보다 긴 빛을 차단하기 위해 숏패스 필터를 추가하십시오.이런 방식으로, 다중 접합 태양전지 내의 상단 서브셀에 의해 전기로 변환된 빛만이 기록됩니다. 제논 플래시 램프를 작동시키고, CCD 카메라를 동기화하여 렌즈에 의해 투영된 광점의 사진을 촬영합니다. 촬영된 사진을 처리하여 광점이 포함된 영역을 선택하고, 조도 광점의 중심점을 계산합니다.렌즈에 의해 투사된 광점의 직경을 계산하십시오. 이는 CCD 카메라 센서에 도달하는 빛의 95%를 포함하는 원의 직경으로 정의됩니다. 그다음, 이전에 정의한 최적 초점 거리 주변의 모든 위치에서 사진을 한 장씩 촬영하십시오.파장이 650 nanometers보다 짧은 빛을 차단하기 위해 숏패스 필터(short-pass filter)를 사용하여 측정을 반복합니다. 이 경우, 멀티정션 태양전지 내의 중간 서브셀(middle subcell)에 의해 전기로 변환되는 빛만 기록됩니다. 테스트 대상 렌즈를 온도를 제어할 수 있는 열 챔버 내에 배치하여 이전 측정들을 반복할 수 있습니다.챔버 벽은 관심 있는 모든 파장에 대해 투명해야 합니다. 유리에 부착된 색지움 렌즈 또는 유리에 부착된 실리콘 프레넬 렌즈로 조명했을 때 태양 전지에서 생성되는 광전류의 정규화된 값을 렌즈와 전지 사이의 상대적 거리의 함수로 도식화하였습니다. 유리에 부착된 색지움 렌즈는 그 설계 덕분에 광축을 따라 렌즈가 최적 위치에서 벗어나는 변위에 대해 더 높은 허용 오차를 보여줍니다.멀티정션 태양전지 내의 상부 및 중부 서브셀에 해당하는 스폿 직경의 변화를 두 렌즈 모두에 대해 렌즈-수신기 거리의 함수로 도식화하였습니다. 유리 위 실리콘 샘플에서 곡선이 치우친 것은 색수차 때문입니다. 짧은 파장의 굴절률이 더 높기 때문에, 청색광의 초점은 렌즈에 더 가깝게 형성됩니다.반대로, 색수차 보정 렌즈의 경우 청색광의 최소 스폿 위치가 적색광의 최소 스폿 위치와 정확히 일치하여, 해당 렌즈의 무색수차 특성이 입증되었습니다. 유리 위 실리콘 렌즈의 경우 온도 변화로 인한 광점 확대 정도가 색수차 보정 렌즈보다 컸습니다. 열 변화가 심한 야외 작동 환경에서는 색수차 보정 렌즈를 사용하는 것이 시스템 성능을 더욱 안정적으로 만들어 줄 것입니다.이 기술을 숙달하면 1차 렌즈나 1차 거울과 같은 집광 태양광 발전 응용 분야의 광학 소자를 실내에서 완전히 특성화할 수 있습니다. Solar Energy Institute에서 개발한 유리 프레넬 렌즈 기반의 무색 수차 보정 더블릿(achromatic doublet)을 제안된 프로토콜을 사용하여 완전히 특성화하였습니다. 광학 효율과 스폿 크기가 모두 측정되었습니다.이 방법을 통해 우리는 ADG 렌즈의 색수차 없는 특성, 최적 초점 거리의 변위에 대한 더 높은 허용 오차, 그리고 온도 변화에 대한 낮은 민감도를 실험적으로 입증할 수 있었습니다.

indoor-experimental-assessment-efficiency-irradiance-spot-achromatic

Research

연구

JoVE Journal

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염료 감응 태양 전지 및 삼중 항 - 삼중 항 소멸 상향 변환 부를 통합 집적 장치는, 태양 광 스펙트럼의 더 넓은 부분에서 향상된 광 수확을 수득 제조 하였다. 겸손 조사 수준에서 낮은 에너지 광자에 크게 향상된 응답은 염료 감응 태양 전지의 장점의 기록 숫자를 산출 입증되었다.

삼중 항 - 삼중 종말 최대 변환 시스템을 통합하면 하위 밴드 갭 빛에 염료 감응 형 태양 전지의 응답을 향상시키기 위해

주석 황화물(SnS)은 지구가 풍부하고 독성이 없는 태양 전지의 후보 물질입니다. 여기에서는 4.36%의 인증된 전력 변환 효율을 산출하는 원자층 증착과 3.88%의 열 증발을 산출하는 SnS 태양 전지의 제조 절차를 보여줍니다.

열 증발 및 원자 층 증착에 의해 기록 효율 SNS 태양 전지 만들기

집중 광전지 시스템에서 병렬 스펙트럼 분할 분산 소자로 고대비 격자의 제작이 시연됩니다. 나노임프린트 리소그래피,TiO2 스퍼터링 및 반응성 이온 에칭을 포함한 제조 공정에 대해 설명합니다. 반사율 측정 결과는 광학 성능을 특성화하는 데 사용됩니다.

집중 태양 광 발전 시스템의 스펙트럼 분할 흩어 요소에 대한 고 대비 격자의 제작

태양 전지에 플라즈몬 금속 나노 구조를 도입하는 실행 가능한 전사 인쇄 기반 방법론에 대해 설명합니다.  나노 필러 폴리 (디메틸 실록산) 스탬프를 사용하여 Ag 기반 주문 나노 디스크 어레이를 표준 수소화 미정질 Si 태양 전지와 통합하여 플라즈몬 광 트래핑으로 인해 장치 성능을 향상시켰습니다.

전송 인쇄하여 수소 첨가 미세 결정 실리콘 태양 전지에 빛 트래핑 실버 나노 구조의 통합

여기서는 미니 슬롯 다이 코터 싱크로트론 산란 기법을 사용하여 종래의 라인 구조를 사용하여 특성화 유기 박막 태양 전지를 제조하는 프로토콜을 제시한다.

벌크 이종 접합 태양 전지의 인쇄 제작 및 현장에서 형태학 특성

이 프로토콜은 비전 도성 표면 상에 박막 전자 장치를 생성하는 층으로 무기 나노 결정 층의 합성 용액 증착을 설명한다. 용매 안정화 잉크는 증착 후 리간드 교환 및 소결 다음 스핀 및 스프레이 코팅을 통해 유리 기판에 대한 전체 PV 소자를 제조 할 수있다.

완전 해결 가공 된 무기 나노 결정 태양 광 발전 장치의 제작

2 ' 현장에서 측정으로 결합 된 스트레스 테스트 ' 설정, 태양 전지 및 모듈의 가속된 저하의 실시간 모니터링을 허용, 설계 그리고 건설. 이러한 설정 습도, 온도, 전기 편견의 동시 사용을 허용 하 고 조명 스트레스 요소를 독립적으로 제어. 설정 및 다양 한 실험 실행 되 게 됩니다.

제자리에서 태양 전지 및 모듈의 가속된 성능 저하의 모니터링: Cu (In, Ga) Se2 태양 전지에 대 한 사례 연구

원동력으로 태양 에너지, 새로운 흡착 냉각 시스템 개발 되어과 실험적으로 조사. 수증기와 제 올 라이트 흡착 시스템의 작업 쌍을 형성 했다. 이 원고는 실험 장비, 작업 절차 및 중요 한 결과의 설치를 설명합니다.

집중 수집기 태양 흡착 냉장의 실험 시스템

이 백서는 롤투롤 슬롯다이 코팅, 비 풀러렌 유기 태양광에 잉크건조의 SITU GISAXS 실험에서 사내 (실험실 X 선 악기와) 수행하고 분석하는 데모 및 지침입니다.

실험실 X 선 계측기와 유기 태양 전지의 롤 투 롤 코팅에 작은 각도 X 선 산란 시

이 프로토콜에서는, 우리는 개념 설계 요소 및 눈부심 시력 장치의 구조적 개발을 간략하게 설명합니다. 또한, 양성 실증(후광, 스포크) 및 2점 광 임계값을 측정하기 위한 장치의 설계가 설명된다.

안구 산란의 행동 효과 측정

이 프로토콜은 미량 가스 분광법과 같은 다양한 응용 분야를 가진 저비용, 이산, 광섬유 결합 및 공기 간격 Fabry-Perot etalon의 구성을 설명합니다. 제작은 표준 광학 실험실 장비를 사용할 수 있는 모든 시설에서 가능합니다.

저비용, 섬유 결합 및 공기 간격 Fabry-Pérot Etalon 제작

학습하세요 ADG 프레넬 렌즈의 성능 평가 방법을 집광형 태양광 시스템용 광학 소자 특성화를 위해. 이 기법은 투과 효율과 집광 능력을 측정하여 색수차를 감소시키는 렌즈의 우수성을 입증합니다.

실내 실험 평가의 효율성과 집중 태양광 발전에 대 한 유리 (ADG) 프레넬 렌즈에 무색 남자 용 상의의 Irradiance 자리

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