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Engineering

इनडोर प्रायोगिक मूल्यांकन की दक्षता और विकिरण स्पॉट Achromatic नक़ल ग्लास पर (ADG) Fresnel लेंस के लिए ध्यान केंद्रित Photovoltaics के लिए

Published: October 27, 2017 doi: 10.3791/56269
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1Instituto de Energía Solar, Universidad Politécnica de Madrid

Summary

achromatic नक़ल ग्लास (ADG) Fresnel लेंस पर रंगीन विचलन को कम करने और प्राप्य एकाग्रता बढ़ाने के लिए भिन्न फैलाव के साथ दो सामग्रियों का उपयोग करता है । इस पत्र में, ADG Fresnel लेंस के पूर्ण लक्षण वर्णन के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया है ।

Abstract

हम एक विधि के लिए फोटोवोल्टिक अनुप्रयोगों के लिए achromatic Fresnel लेंस विशेषताएं मौजूद हैं । काँच पर achromatic नक़ल (ADG) Fresnel लैंस दो सामग्रियों, एक प्लास्टिक और एक elastomer से बना है, जिसका फैलाव विशेषताओं (अपवर्तन तरंग दैर्ध्य के साथ एक प्रकार की अनुक्रमणिका भिन्नता) भिन्न हैं. हम पहले लेंस ज्यामिति डिजाइन और फिर इस्तेमाल किया रे अनुरेखण सिमुलेशन, मोंटे कार्लो विधि के आधार पर, दोनों ऑप्टिकल दक्षता और अधिकतम प्राप्य एकाग्रता के दृष्टिकोण से अपने प्रदर्शन का विश्लेषण करने के लिए । बाद में, ADG Fresnel लेंस प्रोटोटाइप एक सरल और विश्वसनीय विधि का उपयोग कर निर्मित किया गया । यह प्लास्टिक भागों और एक लगातार फाड़ना के एक पूर्व इंजेक्शन के होते हैं, एक साथ elastomer और एक गिलास सब्सट्रेट करने के लिए ADG Fresnel लेंस के सुखप्रद बनाना । निर्मित लेंस प्रोफ़ाइल की सटीकता की जांच की है एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हुए अपने ऑप्टिकल प्रदर्शन ध्यानी फोटोवोल्टिक प्रणालियों के लिए एक सौर सिंयुलेटर का उपयोग कर मूल्यांकन किया है । सिम्युलेटर एक क्सीनन फ्लैश लैंप जिसका उत्सर्जित प्रकाश एक अणुवृत्त दर्पण द्वारा परिलक्षित होता है से बना है । collimated प्रकाश एक वर्णक्रमीय वितरण और असली सूरज के समान एक कोणीय एपर्चर है । हम एक आरोप-युग्मित डिवाइस (सीसीडी) कैमरे का उपयोग कर लेंस द्वारा कास्ट विकिरण स्पॉट की तस्वीरें लेने और बहु जंक्शन (एम. ए.) सौर के कई प्रकार के द्वारा उत्पंन photocurrent को मापने के ADG Fresnel लेंस के ऑप्टिकल प्रदर्शन का आकलन करने में सक्षम थे सेल, जो पहले ध्यानी सौर कोशिकाओं के लिए एक सौर सिंयुलेटर पर विशेषता किया गया है । इन माप ADG Fresnel लेंस के achromatic व्यवहार का प्रदर्शन किया है और, एक परिणाम के रूप में, मॉडलिंग और विनिर्माण विधियों की उपयुक्तता ।

Introduction

फोकसर फोटोवोल्टिक (CPV) सौर आधारित बिजली की लागत को कम करने के लिए एक आशाजनक तकनीक है क्योंकि यह तकनीक एडवांस्ड मल्टी जंक्शन (एम. ए.) सौर कोशिकाओं की दक्षता में तेजी से वृद्धिशील सुधार का लाभ ले सकती है । इन उपकरणों के कई उप कोशिकाओं से बना रहे है (आमतौर पर तीन शीर्ष के रूप में नाम, मध्य, और नीचे) जिनमें से प्रत्येक एक अलग अर्धचालक यौगिक से बना है । हर उप सेल एक अलग bandgap एक अलग वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया है, जो प्रत्येक सौर स्पेक्ट्रम के एक विशिष्ट हिस्सा बिजली में परिवर्तित करने के लिए सक्षम बनाता है में जिसके परिणामस्वरूप है । इस रास्ते में, मूवीस सौर सेल सौर स्पेक्ट्रम की एक विस्तृत श्रृंखला का दोहन करने में सक्षम है (आमतौर पर ३००-१८०० एनएम) दक्षता मूल्यों को प्राप्त करने केंद्रित प्रकाश के तहत ४६% से अधिक%1। इस तरह के फोटोवोल्टिक उपकरणों की उच्च लागत के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, ऑप्टिकल सिस्टम उन पर विकिरण ध्यान केंद्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है, जो अंतिम प्रणाली लागत कम कर देता है । वर्तमान में, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उच्च एकाग्रता फोटोवोल्टिक (HCPV) प्रणालियों के सबसे सिलिकॉन पर आधारित है ग्लास (एसओजी) संकर Fresnel लेंस2। सभी अपवर्तन ऑप्टिकल प्रणालियों में, रंगीन वाकया अधिकतम प्राप्य एकाग्रता3 (यानी, न्यूनतम प्रकाश स्थान क्षेत्र) के संदर्भ में सबसे गंभीर रूप से लेंस के प्रदर्शन को कम करने का कारक है । एक achromatic लेंस का उपयोग करना, कि है, उच्च कम रंगीन विचलन के साथ एक लेंस, यह महत्वपूर्ण किसी भी अतिरिक्त ऑप्टिकल तत्वों के लिए एक की आवश्यकता के बिना अधिकतम प्राप्य एकाग्रता में वृद्धि संभव है (माध्यमिक ऑप्टिकल तत्वों के रूप में संदर्भित 4 , 5).

achromatic लेंस के डिजाइन (सामांयतः achromatic दोहरी कहा जाता है क्योंकि वे अलग फैलाव विशेषताओं के साथ दो सामग्री युग्मन गढ़े हैं) है अच्छी तरह से 18 वीं सदी के बाद से जाना जाता है । पारंपरिक achromatic नक़ल दो अलग चश्मे से बना है: पहले एक मुकुट कहा जाता है और कम फैलाव है, जबकि दूसरा एक चकमक कहा जाता है और उच्च फैलाव है । हालांकि, चश्मे और उनके प्रसंस्करण के इन प्रकार की कुल लागत उंहें HCPV प्रणालियों के लिए सस्ती बनाता है । Languy और सह-लेखकों ने दो प्लास्टिक: पॉली (मिथाइल methacrylate) (पीएमएमए) और पाली कार्बोनेट (पीसी)6की रचना CPV के लिए एक achromatic नक़ल का प्रस्ताव किया । अपने लेख में, विभिंन विंयास और उनके लाभ पर एक तुलनात्मक विश्लेषण प्रस्तुत किया है, लेकिन उच्च उत्पादन में उनके manufacturability और दरिद्रता पते के बिना ।

ADG Fresnel लेंस यहां का प्रस्ताव इस तरह से डिजाइन किया गया है कि एक निश्चित कम तरंग दैर्ध्य में प्रकाश ("नीला" प्रकाश) और एक निश्चित लंबी तरंग दैर्ध्य ("लाल" प्रकाश) बिल्कुल एक ही फोकल दूरी है । मानक achromatic दोहरी के लिए डिज़ाइन विधि का विवरण7कहीं और पाया जा सकता है । कई रे अनुरेखण सिमुलेशन बाहर किया गया है के लिए एक पारंपरिक एसओजी Fresnel लेंस के बजाय एक ADG Fresnel लेंस का उपयोग कर प्राप्त सुधार प्रदर्शित करता है । प्राप्त परिणामों पर एक विस्तृत रिपोर्ट4में प्रस्तुत किया गया था । सबसे महत्वपूर्ण परिणाम यह है कि जब एक ADG Fresnel लेंस के साथ एक पारंपरिक एसओजी Fresnel लेंस प्रतिस्थापन, प्राप्य एकाग्रता के बारे में तीन गुना बढ़ जाती है, जबकि एक ही ऑप्टिकल दक्षता को बनाए रखने । इसके अलावा, के बाद से विनिर्माण प्रक्रिया8 ADG प्राप्त करने की परिकल्पना की बहुत से कार्यरत एक के समान है एसओजी लेंस बनाना, एकाग्रता में वृद्धि काफी लागत बढ़ाने के बिना प्राप्त किया जाएगा ।

यहां हम एक एक अपवर्तन के रूप में शामिल करने के लिए एक व्यापक विशेषता का वर्णन करने के लिए प्रोटोकॉल प्रस्तुत करने के लिए मुख्य है, और हम दोनों एक पारंपरिक एसओजी Fresnel लेंस (एक बेंचमार्क के रूप में इस्तेमाल किया) और कई ADG Fresnel लेंस प्रोटोटाइप । ऐसा करने के लिए, CPV के लिए एक सौर सिंयुलेटर इस्तेमाल किया गया है । सिम्युलेटर और इसके सभी घटकों, साथ ही इसके ऑपरेटिंग सिद्धांतों का एक विस्तृत विवरण,9कहीं प्रस्तुत किया गया है ।

Protocol

< p class = "jove_title" > 1. लेंस मॉडलिंग का उपयोग कर रे अनुरेखण सिमुलेशन

  1. मॉडल तैयारी
    1. आयात ADG Fresnel लेंस ज्यामिति रे में सिमुलेशन सॉफ्टवेयर अनुरेखण और इस तरह के ट्रांसमीटर के रूप में सामग्री गुण सेट और अपवर्तन सूचकांक.
      नोट: ADG Fresnel डिजाइन सौर ऊर्जा संस्थान में विकसित किया गया है और यह कंप्यूटर जैसे Fermat & #39; s सिद्धांत और स्नेल & #39; s कानून के रूप में बुनियादी प्रकाशिकी सिद्धांतों पर आधारित कोड होते हैं । लेंस रचना सामग्री के फैलाव घटता डिजाइन विधि विकसित करने के लिए इस्तेमाल किया गया है । डिज़ाइन विधि का विस्तृत वर्णन कहीं प्रस्तुत है < सुप क्लास = "xref" > 4 .
    2. ऐसे कोणीय एपर्चर और वर्णक्रमीय वितरण के रूप में सूर्य की असली संपत्तियों के साथ एक प्रकाश स्रोत सेट ।
    3. जगह नाममात्र फोकल दूरी के बराबर लेंस से एक दूरी पर एक रिसीवर ।
< p class = "jove_content" फो: रख-जुलकर । भीतर-पृष्ठ = "1" > < img alt = "चित्रा 1" class = "xfigimg" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig1.jpg"/>
फिगर 1 . रे-अनुरेखण सिमुलेशन मॉडल का स्क्रीनशॉट । यह प्रकाश स्रोत का निरीक्षण करने के लिए संभव है, ADG Fresnel लेंस (ग्लास सब्सट्रेट, elastomer, और प्लास्टिक द्वि-Fresnel लेंस शामिल), और बाहर निकलने पर विकिरण लेंस एपर्चर (लेंस रिसीवर) और विकिरण को मापने के लिए इस्तेमाल किया रिसीवर (सौर सेल रिसीवर) । < a href = "//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig1large.jpg" target = "blank" > इस फिगर का बड़ा वर्जन देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

< राजभाषा प्रारंभ = "2" >
  • सिमुलेशन चलाने और इस तरह के अधिकतम प्राप्य एकाग्रता और लेंस ऑप्टिकल दक्षता के रूप में वांछित परिणामों की गणना । प्राप्य एकाग्रता लेंस ऑप्टिकल एपर्चर और रिसीवर जहां जगह डाली है के क्षेत्र के बीच अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है । ऑप्टिकल दक्षता रिसीवर में सत्ता और लेंस ऑप्टिकल एपर्चर पर सत्ता के बीच अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है < सुप वर्ग = "xref" > १० .
    नोट: रिसीवर के क्षेत्र में आदेश में यह सुनिश्चित करने के लिए कि रिसीवर हर रे लेंस द्वारा प्रेषित एकत्र लेंस द्वारा डाली प्रकाश स्थान से बहुत बड़ा है । इस तरह, गणना ऑप्टिकल दक्षता खाते में सामग्री अवशोषण, प्रतिबिंब के कारण नुकसान में ले जाता है, और विनिर्माण बाधाओं (मसौदा कोण और कोने और घाटियों में टिप दौर) ।
  • दोहराएँ चरण १.१. और १.२. एक पारंपरिक सिलिकॉन पर शीशे का अनुकरण (एसओजी) Fresnel के बजाय एक ADG Fresnel लेंस बेंचमार्क के रूप में इस्तेमाल किया जा करने के लिए.
    • < p class = "jove_title" > 2. सौर सेल लक्षण

    < p वर्ग = "jove_content" फो: रख-जुलकर । भीतर-पृष्ठ = "1" > < img alt = "चित्रा 2" class = "xfigimg" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig2.jpg"/>
    चित्रा 2 . ध्यान देने वाला सौर कोशिकाओं के लिए सौर सिंयुलेटर । सौर सिंयुलेटर की तस्वीर केंद्रित विकिरण के तहत सौर कोशिकाओं की विशेषता के लिए इस्तेमाल किया । आंकड़ा के शीर्ष पर, यह दीपक जिसकी स्थिति एकाग्रता स्तर निर्धारित करता है निरीक्षण करने के लिए संभव है । नीचे, संदर्भ घटक सौर कोशिकाओं और ड्यूट के साथ मापने विमान दिखाया गया है । तस्वीर के बाईं ओर, यह इलेक्ट्रॉनिक उपकरण (बिजली की आपूर्ति और DAQ) और कंप्यूटर के लक्षण वर्णन प्रदर्शन करने के लिए इस्तेमाल की सराहना करने के लिए संभव है । < a href = "//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig2large.jpg" target = "blank" > इस फिगर का बड़ा वर्जन देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

    सौर सेल लक्षण के लिए सौर सिंयुलेटर के
    1. अंशांकन सौर सिंयुलेटर के अंदर
      1. जगह संदर्भ घटक कोशिकाओं (ऊपर, मध्य, और नीचे), भी isotypes के रूप में जाना जाता है, जो एक संदर्भ के तहत तुले थे स्पेक्ट्रम और डिवाइस के तहत परीक्षण (ड्यूट), कि है, सौर सेल मापा जा करने के लिए.
        नोट: संदर्भ कोशिकाओं और ड्यूट को मापने विमान में गैर समान रोशनी के कारण संभव त्रुटियों को कम करने के लिए संभव के रूप में एक साथ बंद के रूप में रखें.
      2. के लिए एकाग्रता के वांछित स्तर तक पहुंचने के लिए फ्लैश लैंप पोजिशनिंग (ऊंचाई) समायोजित करें । आगे दीपक मापने विमान से है, कम एकाग्रता हासिल की ।
        1. वर्णक्रमीय वितरण दीपक की स्थिति और फ्लैश तीव्रता पर निर्भर करता है । वर्णक्रमीय वितरण को समायोजित करने के लिए आवश्यक फ़िल्टर्स जोड़ें । एक संदर्भ स्पेक्ट्रम के समान वितरण प्राप्त करने के लिए प्रक्रिया 2.2.1 चरण में वर्णित है ।
      3. कनेक्ट isotypes और ड्यूट के लिए डेटा प्राप्ति (DAQ) सौर सिंयुलेटर के बोर्ड ।
        4. एक पाठ संपादक का उपयोग
      4. , एक पाठ फ़ाइल ध्रुवीकरण मूल्यों से युक्त बनाने के लिए सेल वर्तमान वोल्टेज (IV) वक्र माप में इस्तेमाल किया जाएगा । पाठ फ़ाइल में प्रति वोल्टेज बिंदु एक पंक्ति है । उच्च वक्र परिभाषा में अधिक वोल्टेज अंक परिणाम । चूंकि सभी शामिल सौर कोशिकाओं एम सी सौर कोशिकाओं रहे हैं, ध्रुवीकरण मूल्यों 0 v और ३.१ v.
        5. के बीच मूल्यों के शामिल हैं
    2. मापन
      1. फ्लैश क्षय भर में प्रकाश की तीव्रता एक प्रारंभिक शिखर है और फिर कम करने के लिए शुरू होता है (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 3 ). प्रकाश वर्णक्रमीय वितरण भी फ्लैश पल्स भर में संशोधित किया गया है । एक पारंपरिक मूवीस सौर सेल अलग bandgaps है कि श्रृंखला में जुड़े रहे है के साथ तीन उप कोशिकाओं से बना है । प्रत्येक उप सेल सौर स्पेक्ट्रम के एक अलग हिस्से में बिजली बदल सकते हैं । इसलिए, वर्तमान में एम. ए. सौर सेल द्वारा उत्पंन की है हमेशा उप सेल से कम वर्तमान उत्पादन सीमित है । एक सटीक माप करने के लिए, एक विकिरण स्तर का चयन करें जहां दोनों isotypes, ऊपर और मध्य उप-कक्षों के संगत, ठीक उसी विकिरण स्तर का संकेत देते हैं । यह पुष्टि करता है कि सेल लक्ष्य एकाग्रता स्तर और स्पेक्ट्रम के तहत मापा जाता है । तथ्य यह है कि विकिरण स्तर नीचे उप कोशिका द्वारा संकेत दिया संयोग नहीं है उपेक्षित किया जा सकता है । इसका कारण यह है वाणिज्यिक जीई-एम एम सी सौर सेल इस उप सेल द्वारा वर्तमान सीमित कभी नहीं कर रहे हैं । < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा ३ इस कार्यविधि का ग्राफ़िकल स्पष्टीकरण दर्शाया गया है.
      2. एक बार माप के लिए वांछित विकिरण स्तर की पहचान की है, IV परीक्षण प्रारंभ करें । सिम्युलेटर चरण 2.1.4 में परिभाषित पाठ फ़ाइल से ध्रुवीकरण अंक पढ़ता है.; हर बिंदु के लिए, उपकरण वांछित वोल्टेज में सेल ध्रुवीकरण, फ्लैश चलाता है, और वर्तमान सौर सेल द्वारा उत्पंन उपाय । वर्तमान और वोल्टेज मूल्यों की जोड़ी, कि चतुर्थ वक्र है, कंप्यूटर स्क्रीन पर प्रदर्शित किया जाता है ।
        नोट: चतुर्थ वक्र से, यह लघु सर्किट वर्तमान प्राप्त करने के लिए संभव है (मैं sc ), खुला सर्किट वोल्टेज (वी ओसी ), भरण फैक्टर (एफएफ), और ड्यूट की दक्षता (भले ही अगले वर्गों में, केवल शॉर्ट सर्किट वर्तमान उपयोग किया जाता है).
      3. दोहराएं चरण -8. विभिंन एकाग्रता के स्तर पर जांच करने के लिए कि सौर सेल photocurrent एकाग्रता के स्तर पर रैखिकता निर्भर करता है (देखें < मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 4 ) और, इसलिए, नपे सेल एक प्रकाश संवेदक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता लेंस फोकल विमान में विकिरण निर्धारित करते हैं । प्रत्येक एकाग्रता के स्तर के लिए, जब दोनों isotypes, शीर्ष और मध्य उप कोशिकाओं, एक ही विकिरण स्तर इंगित करने के लिए माप प्रदर्शन करने के लिए उपयुक्त फिल्टर का उपयोग कर फ्लैश लाइट के वर्णक्रमीय वितरण समायोजित, जैसा कि चरण 2.2.1 में बताया गया है.
    < p class = "jove_content" फो: रख-जुलकर । भीतर-पृष्ठ = "1" > < img alt = "figure 3" class = "xfigimg" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig3.jpg"/>
    फिगर 3 . समय फ़्लैश क्षय भर में मापा परिमाण के विकास । ग्राफ पर, यह तुरंत चिह्नित किया गया है जब isotype कोशिकाओं, ऊपर और मध्य उप कोशिकाओं के लिए संगत, एक ही विकिरण स्तर को मापने. ऊपर और मध्य उपकोशिकाओं के लिए इसी curves के प्रतिच्छेदन से शुरू होता है जो काले धराशायी लाइन के बाद, यह वर्तमान में जो शीर्ष और मध्य संदर्भ सटीक पल में मापा के रूप में ड्यूट वर्तमान मूल्य (काले सर्कल) की पहचान करने के लिए संभव है उप-कक्ष एक ही विकिरण स्तर देखते हैं. < a href = "//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig3large.jpg" target = "blank" > इस फिगर का बड़ा वर्जन देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

    < p class = "jove_content" फो: रख-जुलकर । भीतर-पृष्ठ = "1" > < img alt = "चित्रा 4" class = "xfigimg" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig4.jpg"/>
    फिगर 4 . ( एक ) प्रायोगिक परीक्षण बाहर ले जाने के लिए इस्तेमाल किया सेटअप की योजना है । ( बी ) प्रयोगात्मक सेटअप और उसके घटकों के फोटोग्राफ (एकीकृत क्षेत्र के साथ प्रकाश स्रोत, लेंस नमूना, सीसीडी कैमरा, और सौर कोशिकाओं प्रकाश सेंसर के रूप में इस्तेमाल किया) । इस फोटोग्राफ में अणुवृत्त मिरर और फिल्टर्स नहीं दिख रहे हैं । < a href = "//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig4large.jpg" target = "blank" > इस फिगर का बड़ा वर्जन देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

    < p class = "jove_title" > 3. लेंस लक्षण वर्णन.

    < p class = "jove_content" फो: रख-जुलकर । भीतर-पृष्ठ = "1" > < img alt = "चित्रा 5" class = "xfigimg" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig5.jpg"/>
    फिगर 5 . ग्राफ एकाग्रता के एक समारोह के रूप में एक एम एम सौर सेल द्वारा उत्पंन photocurrent के विकास का प्रतिनिधित्व । के रूप में अपेक्षित वहां एक रैखिक निर्भरता है । < a href = "//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig5large.jpg" target = "blank" > इस फिगर का बड़ा वर्जन देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

    1. सेटअप वडा.
      1. माउंट 3 अक्ष स्वचालित पोजिशनिंग प्लेटफार्म: एक कंप्यूटर की सहायता के लिए सही नपे सौर सेल के बीच रिश्तेदार की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए सक्षम मंच/सीसीडी कैमरा और लेंस मापा जा करने के लिए ।
        1. की जांच करें कि 3 अक्ष स्वचालित पोजीशनिंग मंच एक बुलबुला स्तर का उपयोग कर पूरी तरह से क्षैतिज है ।
      2. माउंट सोलर सेल/प्लेटफार्म पर कैमरा सपोर्ट करने वाले कैमरे & #39; एस चलती धारक इस तरह से है कि यह एक्स, वाई और जेड अक्षों के साथ अपनी स्थिति को नियंत्रित करने के लिए संभव है.
      3. माउंट कदम 3.1.2 में वर्णित चलती धारक के सामने मंच में लेंस समर्थन । x और y अक्षों पर चलती धारक का प्रयोग, यह पूरी तरह से सौर सेल के संबंध में लेंस केंद्र के लिए संभव है/ z अक्ष के साथ धारक चलती है, यह लेंस के इष्टतम फोकल प्वाइंट में सौर सेल/सीसीडी कैमरा उद्देश्य जगह संभव है (ंयूनतम स्थान आकार) और यह अपने ऑप्टिकल धुरी के साथ ले जाने के लिए ।
      4. हर डिवाइस कनेक्ट (स्वचालित स्थिति मंच, सेल photocurrent, सीसीडी कैमरा, और क्सीनन दीपक को मापने के लिए DAQ बोर्ड) कंप्यूटर के लिए पूरे प्रयोगात्मक परीक्षण प्रदर्शन करने के लिए इस्तेमाल किया.
      5. कनेक्शन और सभी जुड़े उपकरणों के संचालन का परीक्षण करें ।
        1. CPV के लिए सौर सिम्युलेटर को नियंत्रित करने वाले सॉफ्टवेयर को खोलें और बटन दबाएं & #34; लाइट पल्स & #34; आदेश में एक फ्लैश शूट करने के लिए । यदि फ़्लैश क्षय ग्राफ < मजबूत वर्ग के समान लग रहा है = "xfig" > चित्रा 3 , इसका मतलब है कि DAQ बोर्ड, क्सीनन दीपक, isotype उपकोशिकाएं, और ड्यूट ठीक से काम कर रहे हैं ।
        2. कैमरा ठीक से काम कर रहा है कि जाँच करने के लिए सीसीडी कैमरे को नियंत्रित करने के लिए सॉफ्टवेयर खोलें ।
        3. कंप्यूटर को नियंत्रित करने के लिए चल रहे मंच की सहायता से सॉफ्टवेयर खोलें और यह तीन अक्षों के साथ चलती धारक को स्थानांतरित करने के लिए उपयोग करें । ऐसा करने के लिए, सॉफ़्टवेयर विंडो के ऊपर बाईं ओर सूचीबद्ध अक्षों के बीच एक अक्ष का चयन करें, फिर & #34 में एक स्थान डालें; ले जाएं निरपेक्ष & #34; र पल्स & #34; रन & #34;. यदि गतिमान धारक अपेक्षा के अनुरूप चलता है, तो इसका अर्थ है कि चलायमान प्लेटफ़ॉर्म ठीक से कार्य कर रहा है.
      6. स्वच्छ और जगह लेंस स्वचालित पोजीशनिंग मंच पर घुड़सवार तय समर्थन पर मापा जा करने के लिए ।
        7. सेंसर के सामने
      7. , जगह या तो एक गर्म दर्पण (कम पास फिल्टर अवरुद्ध प्रकाश जिसका तरंग दैर्ध्य से अधिक है ७०० एनएम) या एक ठंडा दर्पण (लंबे पास फिल्टर अवरुद्ध प्रकाश जिसकी तरंग दैर्ध्य से कम ७०० एनएम है) ।
        नोट: चरण 3.1.7 । केवल सीसीडी कैमरे का उपयोग माप के लिए आवश्यक है ।
      8. लेंस के संबंध में सौर सेल/सीसीडी कैमरा केंद्र के लिए चलती धारक का उपयोग करें और यह इष्टतम फोकल प्वाइंट पर जगह है ।
      9. किसी भी पाठ संपादक का उपयोग कर, एक पाठ हर पंक्ति में युक्त एक माप बिंदु (एक निश्चित लेंस से रिसीवर दूरी) सेल की एक स्थिति से शुरू करने के लिए इसी निर्देशांक बनाने/5 मिमी इष्टतम फोकल दूरी से लेंस के करीब और एक स्थिति 5 मिमी आगे.
    2. मापन चरण
      1. सौर सेल मापन
        नोट: पिछले अनुभाग में वर्णित सौर कोशिकाओं के लिए सौर सिम्युलेटर के रूप में उसी तरह, प्रकाश की तीव्रता और के लिए सौर सिम्युलेटर के वर्णक्रमीय वितरण CPV फ्लैश क्षय भर में परिवर्तन । फ़्लैश क्षय के ग्राफिक प्रतिनिधित्व ध्यानी की कोशिकाओं के लिए सौर सिंयुलेटर के साथ प्राप्त एक के समान है 2.2.1 कदम में वर्णित है । और < सुदृढ वर्ग में दर्शाया गया = "xfig" > चित्रा 3 . वहां एक आरंभिक चोटी है और फिर यह कम हो जाती है । प्रकाश वर्णक्रमीय वितरण फ्लैश क्षय भर में परिवर्तन । माप समय पर किया जाता है, जहां दोनों isotypes, ऊपर और मध्य उप-कोशिकाओं के अनुरूप, एक ही विकिरण स्तर इंगित करते हैं ।
        नोट: सौर सेल के लिए सौर सिंयुलेटर के मामले के विपरीत इस मामले में केवल नियंत्रण हम विकिरण स्तर पर है फ़्लैश प्रकाश तीव्रता और तटस्थ फिल्टर
        1. एक बार इष्टतम विकिरण स्तर की पहचान की गई है, यह संभव है शुरू करने के लिए टेस्ट. हर चरण 3.1.9 में परिभाषित स्थिति के लिए, फ्लैश लाइट ट्रिगर । सिम्युलेटर तो एक पाठ फ़ाइल फ्लैश क्षय है जिसमें से यह लेंस द्वारा ध्यान केंद्रित प्रकाश के तहत सौर सेल वर्तमान पीढ़ी निकालना संभव है भर में डेटा संकेतों से युक्त उत्पंन करता है ।
        2. दोहराएँ चरण 3.1.7. to 3.2.1.3. के लिए हर लेंस मापा जा करने के लिए.
      2. सीसीडी कैमरा माप
          में परिभाषित हर स्थिति के लिए, सीसीडी कैमरे का उपयोग कर, उत्पन्न प्रकाश स्थान की एक तस्वीर ले लो ।
        1. नोट: एक गर्म या ठंडे दर्पण के साथ मिलकर कैमरे के सीसीडी संवेदक एक वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया शीर्ष और मध्य उप-कोशिका के समान है, क्रमशः (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 6 ) देखें । इसके अलावा, आदेश में उपयोगी जानकारी के साथ तस्वीरें पाने के लिए, यह कुछ सावधानियों लेने के लिए आवश्यक है । सबसे पहले, फ्लैश के प्रकाश तीव्रता क्रम में समायोजित किया जाना चाहिए करने के लिए एक अच्छा संकेत पाने के लिए शोर अनुपात और, एक ही समय में, नहीं सीसीडी संवेदक संतृप्त । ऐसा करने के लिए, यह सीधे फ्लैश तीव्रता को संशोधित करने के लिए या वांछित विकिरण स्तर पाने के लिए तटस्थ फिल्टर का उपयोग करने के लिए संभव है. दूसरे, यह महत्वपूर्ण है कि सिम्युलेटर चैंबर पूरी तरह से माप पर बाहरी प्रकाश स्रोतों के प्रभाव से बचने के लिए अंधेरा है ।
        2. तापमान मापन
          1. लेंस मापा जा करने के लिए जगह insआईडीई थर्मल चैंबर परीक्षण के दौरान लेंस तापमान को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया ।
          2. ताप चैम्बर का उपयोग करते हुए, लेंस के तापमान में भिन्नता से 10 & #176; c से ५० & #176; c को 10 & #176; c के बराबर चरणों के साथ. ऐसा करने के लिए, एक पारदर्शी सामने कवर के साथ एक थर्मल चैंबर के अंदर लेंस प्लेस ।
          3. 3.2.2.1.
            में वर्णित एक ही रास्ते में सीसीडी कैमरे का उपयोग अलग तापमान के लिए माप ले । नोट: परीक्षण किया जा रहा लेंस के तापमान सीधे इसे से जुड़ी thermocouples के माध्यम से मापा जाता है । लेंस सतह भर तापमान अंतर 2 से कम है & #176; C.
    < p class = "jove_content" फो: रख-जुलकर । भीतर-पृष्ठ = "1" > < img alt = "चित्रा 6" class = "xfigimg" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56269/56269fig6.jpg"/>
    फिगर 6 . वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया (sr) सीसीडी कैमरा सिलिकॉन सेंसर एक ठंडा दर्पण या एक गर्मी कांच (खाली डॉट्स) द्वारा फ़िल्टर के मध्य और शीर्ष उप कोशिकाओं के एक 3 जंमू जाली मिलान सौर सेल (ठोस डॉट्स) के एसआर अनुकरण करने के लिए । यह आंकड़ा < सुप वर्ग = "xref" > 10 से संशोधित किया गया है.

    < राजभाषा प्रारंभ = "3" >
  • प्रसंस्करण परिणाम सौर सेल माप के साथ प्राप्त.
    1. संदर्भ के लिए नपे isotype सेल घटकों का उपयोग कर, हर स्थिति के लिए एक प्रकाश संवेदक के रूप में इस्तेमाल सौर सेल के शीर्ष और मध्य उप कोशिकाओं द्वारा उत्पन्न photocurrent निर्धारित (कैसे ऊपर और मध्य अनुमान करने के लिए पर एक विस्तृत चर्चा के लिए फ्लैश क्षय के दौरान दर्ज संकेतों से photocurrents < सुप क्लास को देखें = "xref" > 11 ).
    2. दोनों शीर्ष और मध्य उप कोशिकाओं के लिए लेंस के लिए रिसीवर दूरी के एक समारोह के रूप में अनुमानित photocurrent का प्रतिनिधित्व एक ग्राफ ड्रा.
    3. ADG achromatic Fresnel लेंस के साथ एसओजी Fresnel लेंस का उपयोग कर प्राप्त परिणामों की तुलना करें ।
  • प्रसंस्करण परिणाम सीसीडी कैमरा माप के साथ प्राप्त.
    1. सीसीडी कैमरे के साथ ली गई तस्वीरों में रोशनी की केन्द्रक की पहचान करते हैं ।
      नोट: द & #34; केन्द्रक ऑफ लाईट & #34; एक विकिरण नक्शा वितरण के क्षेत्र का केंद्र है जिसका विकिरण स्तर मानचित्र के अधिकतम विकिरण के ९०% से ऊपर है.
    2. एक बार स्पॉट केन्द्रक की पहचान की है, संभव radiuses की एक संख्या को परिभाषित करने और, हर एक के लिए, कुल विकिरण के संबंध में तस्वीर में निहित के साथ सर्कल के भीतर निहित प्रकाश के प्रतिशत की गणना ।
    3. स्पॉट त्रिज्या की गणना । यह कुल विकिरण के ९५% से युक्त त्रिज्या के रूप में परिभाषित किया गया है ।
      नोट: बाहरी स्रोतों से प्रकाश कार्यवाही की वजह से शोर के कारण एक कृत्रिम रूप से बड़े स्थान से बचने के लिए ९५% का एक मान चुना गया है, यानी, आसपास के वातावरण से क्सीनन दीपक या प्रकाश से सीधे प्रकाश .
    4. दोहराने 3.4.1. to 3.4.3. के साथ एक गर्म और ठंडे दर्पण के साथ माप के लिए कदम संसाधन ।
    5. भूखंड एक लेंस के एक समारोह के रूप में प्रकाश स्पॉट व्यास का प्रतिनिधित्व करने वाले ग्राफ-इष्टतम स्थिति (दोनों नीले और लाल बत्ती (गर्म दर्पण और ठंड दर्पण माप, क्रमशः) के लिए ंयूनतम स्थान आकार) के संबंध में रिसीवर दूरी ।

    • Representative Results

    पहले वर्णित प्रायोगिक परीक्षणों से प्राप्त सबसे महत्वपूर्ण परिणाम निम्नलिखित हैं:
    -ADG Fresnel लेंस के Achromatic व्यवहार सीसीडी कैमरा माप (चित्रा 7) का उपयोग कर प्रदर्शन किया गया है ।
    -ऑप्टिकल दक्षता (ADG Fresnel लेंस के एक प्रकाश संवेदक के रूप में इस्तेमाल किया सेल द्वारा मापा वर्तमान के लिए आनुपातिक) एक बड़ी सहनशीलता जब सेल इष्टतम फोकल दूरी से और फोकल दूरी अक्ष (चित्रा 8) के साथ ले जाया जाता है से पता चलता है.
    -ADG लेंस द्वारा डाली हाजिर का आकार अलग तापमान (चित्रा 9) के लिए एक बड़ी सहनशीलता से पता चलता है ।

    लेंस के एक समारोह के रूप में स्पॉट व्यास के विकास के लिए रिसीवर दूरी दोनों लेंस, एक पारंपरिक एसओजी Fresnel लेंस और ADG Fresnel लेंस के लिए चित्रा 7 में दिखाया गया है । शीर्ष और मध्य उप कोशिकाओं को दो dichroic फिल्टर के माध्यम से अलग से विश्लेषण किया गया है, एक गर्म एक तरंग दैर्ध्य से अधिक ७०० एनएम के साथ प्रकाश फ़िल्टरिंग दर्पण, और एक ठंडा दर्पण प्रकाश जिसकी तरंग दैर्ध्य की तुलना में कम ७०० एनएम है फ़िल्टरिंग । चित्रा 7aमें यह देखा जा सकता है कि दोनों curves के minima को विस्थापित कर रहे हैं । इस रंगीन वाकया के कारण है: चूंकि संक्षिप्त तरंग दैर्ध्य के लिए अपवर्तन सूचकांक अधिक है, नीले प्रकाश के लिए फोकल प्वाइंट लेंस के करीब है । फिर, नीली बत्ती के लिए ंयूनतम स्थान (लेंस की ओर) छोड़ दिया है और लाल बत्ती के लिए ंयूनतम स्थान (इंफिनिटी की ओर) सही करने के लिए विस्थापित है । इसके विपरीत, चित्रा 7bमें, यह देखा जा सकता है कि, ADG Fresnel लेंस के लिए, नीली बत्ती के लिए ंयूनतम स्थान की स्थिति बिल्कुल लाल बत्ती के लिए ंयूनतम स्थान के साथ मेल खाती है, लेंस प्रदर्शित achromatic व्यवहार साबित ।

    सामान्यीकृत photocurrent के विकास के एक माइकल एम सी सौर सेल के सापेक्ष कोशिका लेंस दूरी के एक समारोह के रूप में एक ध्यान केंद्रित लेंस से प्रबुद्ध द्वारा उत्पंन की चित्रा 8में दिखाया गया है । ADG Fresnel लेंस के लिए वक्र के व्यापक पहलू का मतलब है कि, achromatic डिजाइन करने के लिए धंयवाद, यह एक पारंपरिक एसओजी Fresnel लेंस से ऑप्टिकल धुरी के साथ अपने इष्टतम स्थिति से लेंस के एक विस्थापन के लिए एक उच्च सहिष्णुता है । एक परिणाम के रूप में, ADG लेंस और त्रुटियों कोडांतरण के लिए सहिष्णु है या किसी भी घटना है कि परिवर्तन फोकल दूरी, उदा, एक तापमान भिंनता है ।

    अंत में, लेंस तापमान के एक समारोह के रूप में लेंस द्वारा डाली प्रकाश स्थान के रूपांतर 9 चित्रमें दिखाया गया है । शीर्ष और मध्य उप कोशिकाओं dichroic फिल्टर (गर्म और ठंडे दर्पण) के माध्यम से अलग से विश्लेषण किया गया है । लेंस एक पारदर्शी कवर ग्लास के साथ एक थर्मल चैंबर के अंदर डाल दिया गया है उनके तापमान को नियंत्रित करने के लिए12। चित्रा 9 में रेखांकन कैसे तापमान भिंनता संदर्भ एसओजी Fresnel लेंस पर से ADG Fresnel लेंस पर एक कम प्रभाव पड़ता है दिखाओ । वास्तव में, बाद के लिए, 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान में वृद्धि के लिए, प्रकाश स्थान आकार के विस्तार महत्वपूर्ण है: व्यास के बारे में 30% शीर्ष उप-सेल के लिए और ६०% मध्य उप सेल के लिए बड़ा करने के लिए बड़ा है । इसके विपरीत, ADG लेंस के लिए, यहां तक कि सबसे खराब मामले में वृद्धि 20% से नीचे है । इसका मतलब है कि मजबूत थर्मल भ्रमण के साथ बाहरी ऑपरेटिंग परिस्थितियों में भी, ADG लेंस का उपयोग कर प्रणाली के प्रदर्शन को और अधिक स्थिर बनाना होगा ।

    Figure 7
    चित्र 7। लेंस से रिसीवर दूरी के एक समारोह के रूप में मापा स्पॉट व्यास । स्पॉट व्यास है कि ऊर्जा के ९५% सहित के रूप में परिभाषित किया गया है । लाल डैश्ड लाइनें अब तरंग दैर्ध्य के लिए हाजिर व्यास का प्रतिनिधित्व करते है (उन आम तौर पर एम सी सौर कोशिकाओं में मध्य उप सेल द्वारा परिवर्तित, अर्थात, 650-900 एनएम) और नीले सतत लाइनों कम तरंग दैर्ध्य के लिए स्थान व्यास का प्रतिनिधित्व (उन आम तौर पर शीर्ष उपकोशिका, अर्थात, 350-650 एनएम) द्वारा कवर किया । (a) एसओजी Fresnel लेंस, (b) ADG Fresnel लेंस । यह आंकड़ा8से संशोधित किया जा चुका है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 8
    चित्र 8। सामान्यीकृत photocurrent एक मूवीस सौर सेल जिसका व्यास सापेक्ष सेल के एक समारोह के रूप में 3 मिमी है द्वारा उत्पंन-लेंस दूरी । प्रत्येक वक्र अपने अधिकतम मूल्य से विभाजित किया गया है । तीन लेंस के लिए x-अक्ष में शूंय इष्टतम फोकल दूरी का प्रतिनिधित्व करता है (जहां स्थान को कम करती है) । पृष्ठभूमि curves शीर्ष (परिपत्र मार्कर) और मध्य (त्रिकोणीय मार्कर) उप-कोशिकाओं द्वारा उत्पंन सामान्यीकृत photocurrents प्रतिनिधित्व करते हैं । ADG_v2 एक बेहतर ADG Fresnel लेंस डिजाइन है । सामान्यीकृत वर्तमान (शीर्ष और मध्य photocurrents के बीच ंयूनतम मूल्य) एम. जे. सौर सेल द्वारा उत्पादित स्पष्टता के लिए टिप्पणी की गई है । यह आंकड़ा 13से संशोधित किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Figure 9
    चित्र 9। लेंस के तापमान के एक समारोह के रूप में सापेक्ष स्थान आकार । (a) शीर्ष उप-कक्ष से संबंधित परिणाम (dichroic हॉट मिरर फ़िल्टर का उपयोग करके किए गए माप) । (B) मध्य उप-कक्ष से संबंधित परिणाम (dichroic शीत दर्पण फ़िल्टर का उपयोग करके किए गए माप) । सापेक्ष स्थान आकार प्रत्येक लेंस के लिए मापा ंयूनतम मूल्य द्वारा स्थान का आकार विभाजित प्राप्त है । यह आंकड़ा13से संशोधित किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

    Discussion

    ADG Fresnel लेंस के लक्षण वर्णन के लिए प्रस्तावित विधि दो अलग प्रक्रियाओं में शामिल हैं: पहले एक प्रकाश सेंसर के रूप में सौर कोशिकाओं का उपयोग करता है, जबकि दूसरा एक सीसीडी कैमरे पर आधारित है ।

    सौर सेल आधारित प्रक्रिया लागू करने, एक एम एम सौर सेल द्वारा उत्पंन photocurrent के रूप में अलग Fresnel लेंस का उपयोग कर मापा गया है । के रूप में प्रोटोकॉल में वर्णित है, CPV सौर सिंयुलेटर एक क्सीनन फ़्लैश प्रकाश है कि एक अणुवृत्त दर्पण पर परिलक्षित होता है उत्सर्जक लैंप का उपयोग करता है । इस तरह के एक दर्पण मापने विमान पर एक collimated प्रकाश बीम उत्पंन (लेंस एपर्चर के साथ संयोग) । दर्पण विनिर्माण सहिष्णुता और सतह किसी न किसी के कारण, collimated प्रकाश मापने विमान पर वर्दी नहीं है । सौर सिंयुलेटर के द्वारा बनाई गई विकिरण की गैर एकरूपता हमारे प्रायोगिक माप10में त्रुटि का मुख्य स्रोत है । के बाद से बड़े लेंस एक बड़े क्षेत्र पर मापने विमान में विकिरण एकीकृत, गैर एकरूपता के कारण त्रुटि लेंस के आकार पर निर्भर करता है । सौर ऊर्जा संस्थान में इस्तेमाल किया CPV प्रणालियों के लिए सौर सिंयुलेटर एक एकरूपता से बेहतर 3x3 सेमी प्रकाशिकी के लिए 5% ±9प्राप्त करता है । ADG Fresnel लेंस के लिए यहां परीक्षण किया, जिनकी ऑप्टिकल एपर्चर 40x40 mm है, माप पर गैर एकरूपता का प्रभाव महत्वपूर्ण हो सकता है । आदेश में इस अनिश्चितता को कम करने के लिए, एक संदर्भ लेंस फिर से किसी भी प्रयोग के आयोजन से पहले मापा जाता है । इसके अलावा, जब इन माप बाहर ले जाने, यह सर्वोपरि है करने के लिए विशेष रूप से सेल और लेंस के संरेखण के दौरान सावधान रहना । वास्तव में, सौर सेल के लिए रखा जा सकता है बिल्कुल प्रकाश स्थान के साथ केंद्रित लेंस द्वारा डाली आदेश में गलत संरेखण से बचने के लिए, क्योंकि अगर एक बुरा प्रारंभिक स्थिति का इस्तेमाल किया जाता है, photocurrent कमी के कारण ध्यान केंद्रित बदल रहा है । एक और त्रुटि उत्पंन हो सकती है कि सामने धातुरूप ग्रिड के अलग छायाप्रभाव कारकों के कारण होता है (एक सेंसर के रूप में इस्तेमाल किया माइकल एम. सौर सेल वर्दी विकिरण का उपयोग करने पर तुले है, लेकिन लेंस इस पर माप के दौरान एक गाऊसी आकार प्रोफ़ाइल डाली) । यह सुनिश्चित करने के लिए कि धातुरूप प्रयोगात्मक परिणाम को प्रभावित नहीं कर रहा है, यह कई लेंस जगह माप बाहर ले जाने के लिए उपयोगी है और, एक परिणाम के रूप में, रिसीवर विमान पर प्रकाश जगह । यदि मापा photocurrent काफी बदलता है जब थोड़ा प्रकाश स्थान ले जाने, इसका मतलब है कि धातुरूप ग्रिड माप को प्रभावित कर रहा है ।

    एक प्राथमिक लेंस के ऑप्टिकल क्षमता को मापने के लिए उपयुक्त अन्य तरीके हैं, जैसे, thermopiles10जैसे थर्मल विकिरण सेंसर का उपयोग. इस दृष्टिकोण के मुख्य दोष यह है कि एक थर्मल सेंसर की प्रतिक्रिया भी किसी भी फ्लैश-प्रकाश स्रोत के लिए धीमी है । इसलिए, यह केवल बाहरी माप के लिए लागू किया जा सकता है (जो विकिरण और अन्य मौसम की स्थिति के वर्णक्रमीय वितरण के लिए बहुत संवेदनशील हैं). प्रस्तावित विधि से इस सीमा को टाला जाता है ।

    इसके अतिरिक्त, सौर सेल आधारित प्रक्रिया का उपयोग कर, यह भी एक लेंस द्वारा डाली प्रकाश स्थान के आकार को प्राप्त करने के लिए संभव होगा । ऐसा करने के लिए, एक ही प्रकार के कई एम एम सौर कोशिकाओं द्वारा उत्पंन photocurrents और अलग है लेकिन इसी तरह के आकार को मापा जाना चाहिए । कोशिकाओं जिसका आकार लेंस द्वारा डाली प्रकाश स्थान से छोटी है के लिए, मापा photocurrent कोशिका सतह कोशिका के बाहर फैल प्रकाश की वजह से कम हो जाती है के रूप में घटता है. इसके विपरीत, photocurrent, जिसका आकार प्रकाश स्थान से बड़ा है के बाद से सेल की सतह की परवाह किए बिना, सभी प्रकाश लेंस द्वारा प्रेषित सौर सेल तक पहुंचता है । इसलिए, प्रकाश स्थान का आकार अधिकतम दक्षता प्राप्त करने वाले सबसे छोटे कक्ष के आकार के बराबर होता है । इस विधि के लिए, उच्च उपयोग सौर कोशिकाओं की संख्या, उच्च संकल्प ।

    के बाद से वर्णित माप बाहर ले जाने के लिए उपयुक्त सौर कोशिकाओं का एक सेट हमेशा उपलब्ध नहीं है, सीसीडी कैमरा प्रक्रिया प्रकाश स्थान आकार को मापने के लिए प्रस्तावित किया गया है । सीसीडी संवेदक के व्यापक गतिशील रेंज के लिए धन्यवाद, कैमरे के साथ लिया प्रकाश स्थल की तस्वीरों का उपयोग, चोटी और घाटी मूल्यों के बीच एक सटीक तुलना संभव है । विकिरण के निरपेक्ष मूल्य की गणना करने के लिए, पूरे सेट अप की एक अंशांकन, फिल्टर और सीसीडी कैमरा सहित, आवश्यक हो जाएगा । फिर भी, तस्वीरों से, यह एक छवि पर अंधेरे क्षेत्र से प्रबुद्ध क्षेत्र अलग करने के लिए संभव है और, इस प्रकार, प्रकाश स्थान आकार का अनुमान है. इस तकनीक की मुख्य कमियां सीसीडी संवेदक और एक एम एम सौर सेल और collimated सौर सिंयुलेटर द्वारा उत्पंन बीम से अलग प्रकाश के स्रोतों द्वारा उत्पादित शोर के बीच वर्णक्रमीय बेमेल हैं । पहली समस्या के बारे में, सीसीडी कैमरे के लिए एक गर्म या ठंडे दर्पण जोड़ने के द्वारा, यह एक वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया बहुत ऊपर और मध्य उप-कोशिकाओं के लिए इसी तरह प्राप्त करने के लिए संभव है ( चित्रा 6देखें) । इसके अलावा, पृष्ठभूमि शोर को सीमित करने के क्रम में, यह पूरी तरह से CPV सिम्युलेटर के चैंबर अंधा करने के लिए आवश्यक है । चूंकि यह पूरी तरह से बाहरी प्रकाश स्रोतों से बचने के लिए लगभग असंभव है, छवि प्रसंस्करण बहुत महत्वपूर्ण है और अच्छी तरह से क्रमादेशित किया जा करने के लिए है । सबसे महत्वपूर्ण कदम पृष्ठभूमि शोर के उंमूलन है । शोर फ़िल्टरिंग आंशिक रूप से स्वचालित हो सकता है, लेकिन बाहरी कारकों है कि शायद ही पूर्वानुमान के साथ मजबूत निर्भरता के कारण, हर प्रसंस्कृत छवि एक दृश्य परीक्षा से गुजरती है ।

    सीसीडी प्रक्रिया के लिए प्रणाली एक थर्मल चैंबर जहां लेंस रखा जाता है जोड़कर लेंस के तापमान के एक समारोह के रूप में प्रकाश स्थान आकार के विकास को प्राप्त किया जा सकता है । इस मामले में, पहले वर्णित त्रुटि स्रोतों के अलावा, अनिश्चितता लेंस तापमान माप से उठता है । नियंत्रण thermocouple (एक सीधे कंप्यूटर से जुड़ा) वास्तविक लेंस तापमान का प्रतिनिधित्व नहीं करता है क्योंकि सेंसर थर्मल चैंबर के एक बिंदु में बंद है, लेकिन सीधे लेंस से जुड़ा नहीं मापा जा करने के लिए रखा जाता है । इसलिए, इस तरह के एक thermocouple का उपयोग कर मापा तापमान लेंस आसपास के वातावरण के एक औसत तापमान है और यह जरूरी असली लेंस तापमान के अनुरूप नहीं है । यही कारण है कि एक स्वतंत्र thermocouple के लिए प्रत्येक लेंस को जोड़ने की सिफारिश की है । फिर भी, वहां शायद लेंस के विभिंन बिंदुओं के बीच एक तापमान ढाल है । आदेश में इस अनिश्चितता का अंदाजा लगाने के लिए, एक बार थर्मल चैंबर वांछित तापमान प्राप्त है, और किसी भी माप प्रदर्शन से पहले, यह 15-20 मिनट प्रतीक्षा करने के लिए सिस्टम तापमान संभव के रूप में समान हो जाने के लिए बेहतर है ।

    Disclosures

    हमारे पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

    Acknowledgments

    यह काम आंशिक रूप से Acromalens परियोजना (ENE2013-45229-पी) के तहत स्पेनी अर्थव्यवस्था और प्रतिस्पर्धा के मंत्रालय द्वारा समर्थित किया गया है और यह परियोजना के भीतर यूरोपीय संघ के क्षितिज २०२० अनुसंधान और नवाचार कार्यक्रम से धन प्राप्त हुआ है CPV अनुदान समझौते के तहत मैच नहीं ६४०८७३ ।

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    HELIOS 3030 SOLAR SIMULATOR SAV
    HELIOS 3030 SOFTWARE SAV
    HELIOS 3198 CPV SOLAR SIMULATOR SAV
    HELIOS 3198 SOFTWARE SAV
    3-AXES AUTOMATED POSITIONING PLATFORM Zaber tech. T-LSR75A Catalog number corresponds to the device controlling lens movements with high precision in one axis of the xyz control.
    3-AXES AUTOMATED POSITIONING PLATFORM Zaber tech. T-LSM200A Catalog number corresponds to the device controlling lens movements with high precision in one axis of the xyz control.
    3-AXES AUTOMATED POSITIONING PLATFORM Zaber tech. T-LSM200A Catalog number corresponds to the device controlling lens movements with high precision in one axis of the xyz control.
    Zaber Console 1.4.7. Zaber tech. Software provided by Zaber tech. able to control the automatic postionig platfomr from the computer
    Dichroic filters Edmund optics hot and cold mirrors
    Neutral filters Edmund optics
    Silicone on Glass Fresnel lens Manufactured by Fraunhofer ISE.
    Achromatic Doublet on Glass Fresnel lens Manufactured at the Solar Energy Institute
    Multi Junction solar cells
    Charged Coupled Device camera Qimaging
    Qcapture, CCD camera controlling software Qimaging
    Thermal Chamber Designed and manufactured at the IES
    TC-720, thermal chamber controlling software

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    References

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    इंजीनियरिंग अंक १२८ सौर ऊर्जा संकेंद्रक विचलन मुआवजा Fresnel लेंस ऑप्टिकल डिजाइन ऑप्टिकल लक्षण वर्णन
    इनडोर प्रायोगिक मूल्यांकन की दक्षता और विकिरण स्पॉट Achromatic नक़ल ग्लास पर (ADG) Fresnel लेंस के लिए ध्यान केंद्रित Photovoltaics के लिए
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    Vallerotto, G., Victoria, M., Askins, S., Antón, I., Sala, G., Herrero, R., Domínguez, C. Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics. J. Vis. Exp. (128), e56269, doi:10.3791/56269 (2017).

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