LED-Based Differential Spectral Responsivity Measurement Setup for Solar Cells

Loading...
Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Date

2018-02-12

Department

Major/Subject

Mikro- ja nanotekniikka

Mcode

ELEC3037

Degree programme

Nano- ja radiotieteen maisteriohjelma

Language

en

Pages

53

Series

Abstract

Differential spectral responsivity describes the spectral responsivity of a solar cell to a low-intensity signal measured under high bias light intensity. As solar cells are used under the high irradiance of the Sun, spectral responsivity of a solar cell has to be measured under similar conditions. Measuring the spectral responsivity of a solar cell under high bias light requires a differential spectral responsivity measurement method. During this work a differential spectral responsivity measurement setup for solar cells was developed. In addition to the instruments measuring the photocurrent of the device under test, the setup comprises two different light sources, a bias light source and a pulsed multichannel LED light source. During this work, the measurement setup was characterized against the spectral irradiance scale of Aalto University. After the characterization, the measurement setup was validated using a calibrated reference solar cell and a custom manufactured reference minimodule. The obtained discrete measurement points were analyzed with Matlab-software. The average difference between the measured and the calibration certificate data was 8.58 per cent. According to the uncertainty analysis, the expanded uncertainty (k=2) of the measurement setup was 11 per cent. To reduce the measurement uncertainty, several methods to improve the setup are suggested at the end of this thesis.

Differentiaalinen spektrinen vaste on aurinkokennoille tyypillinen parametri, joka mitataan laboratorio-olosuhteissa aurinkoa simuloivalla valaistustasolla. Tässä työssä kehitettiin ledeihin perustuvaa differentiaalisen spektrisen vasteen mittauslaitteistoa aurinkokennoille. Aurinkokennon tuottaman sähkövirran mittalaitteiden lisäksi laitteisto sisältää kaksi eri valonlähdettä, bias-valot ja pulssitetun monikanavaisen led-lähteen, sekä näitä kontrolloivia laitteita. Diplomityössä laitteisto karakterisoitiin Aalto-yliopiston spektristä irradianssiskaalaa vasten. Karakterisoinnin jälkeen mittauslaitteisto validoitiin kalibroidun referenssiaurinkokennon ja erikoisvalmisteisen minimoduulin avulla. Mittaustulokset käsiteltiin Matlab-ohjelmistolla. Keskimääräiseksi eroksi mittauspisteiden ja kalibrointitodistuksen välillä saatiin 8,58 %. Mittaustulosten epävarmuus analysoitiin ja epävarmuusanalyysin mukaan laajennettu mittausepävarmuus (k=2) on 11 %. Merkittävimmät epävarmuuslähteet analysoitiin ja työn lopussa on ehdotettu merkittävimmät kehityskohteet mittausepävarmuuden pienentämiseksi.

Description

Supervisor

Ikonen, Erkki

Thesis advisor

Baumgartner, Hans

Keywords

solar cell, differential spectral responsivity, LED, characterization

Other note

Citation