Tiêu chuẩn TCVN 12678-4:2020 về Thiết bị chuẩn quang điện - Quy trình thiết lập liên kết chuẩn hiệu chuẩn

• Số hiệu: TCVN12678-4:2020
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2020

Hình 1 - Sơ đồ của thiết bị đo chuẩn thông dụng nhất và phương pháp lan truyền được sử dụng trong chuỗi liên kết chuẩn đối với bộ phát hiện cường độ bức xạ mặt trời

4  Yêu cầu đối với quy trình hiệu chuẩn có thể truy nguyên của thiết bị chuẩn PV

Một quy trình hiệu chuẩn có thể truy nguyên là cần thiết để lan truyền việc hiệu chuẩn từ một chuẩn hoặc một thiết bị chuẩn đo cường độ bức xạ mặt trời chuẩn và dựa trên nguyên lý vật lý không phải hiệu ứng PV (như máy đo bức xạ khoang, trực xạ kế và nhật xạ kế) sang thiết bị chuẩn PV. Các yêu cầu cho quy trình này như sau:

a) Mọi thiết bị đo được yêu cầu và được sử dụng trong quy trình lan truyền phải là một thiết bị đo có chuỗi liên kết chuẩn không đứt đoạn.

b) Phân tích độ không đảm bảo đo được lập thành tài liệu.

c) Độ lặp lại được lập thành tài liệu, ví dụ như kết quả đo so sánh liên phòng hoặc tài liệu kiểm soát chất lượng phòng thí nghiệm.

d) Có độ chính xác tuyệt đối riêng bằng một số giới hạn lan truyền trung gian.

...

...

...

Việc lan truyền từ một thiết bị chuẩn PV sang thiết bị khác được đề cập trong TCVN 12678-2 (IEC 60904-2).

5  Phân tích độ không đảm bảo đo

Ước lượng độ không đảm bảo đo theo TCVN 9595-3:2013 (ISO/IEC Guide 98-3:2008) phải được cung cấp cho từng quy trình hiệu chuẩn có thể truy nguyên. Ước lượng này phải cung cấp thông tin về độ không đảm bảo đo của quy trình hiệu chuẩn và dữ liệu định lượng về các yếu tố không đảm bảo sau đây cho mỗi thiết bị được sử dụng để thực hiện quy trình hiệu chuẩn. Đặc biệt:

a) Thành phần của độ không đảm bảo phát sinh từ các ảnh hưởng ngẫu nhiên (Loại A).

b) Thành phần của độ không đảm bảo phát sinh từ các ảnh hưởng hệ thống (Loại B).

Phòng thí nghiệm cụ thể phải phân tích độ không đảm bảo đo đầy đủ để thực hiện phương pháp hiệu chuẩn. Phụ lục A đưa ra các ví dụ về các thành phần không đảm bảo chính trong một số phương pháp thực hiện cụ thể. Do sự đa dạng của các phương pháp có sẵn, không thể đưa ra hướng dẫn chi tiết về cách cần thực hiện phân tích độ không đảm bảo đo cụ thể. Tuy nhiên, các thành phần dưới đây phải được xem xét:

- độ không đảm bảo đo của tất cả các thiết bị đo liên quan;

- bù hoặc độ trôi của tất cả các thiết bị đo;

- độ không đảm bảo đo của tất cả các thiết bị chuẩn được sử dụng;

...

...

...

- độ không đảm bảo đo của phép đo cường độ bức xạ (cường độ bức xạ tổng và phổ bức xạ);

- độ không đảm bảo đo đưa vào do độ lệch giữa phổ bức xạ thực và phổ bức xạ chuẩn;

- sự góp phần do đô lặp loại và độ tái lập;

- độ không đảm bảo đo do độ không ổn định của các điều kiện và thiết bị đo.

6  Báo cáo hiệu chuẩn

Báo cáo hiệu chuẩn phải bao gồm ít nhất các thông tin sau:

a) tiêu đề (ví dụ: "Giấy chứng nhận hiệu chuẩn);

b) tên và địa chỉ của phòng thí nghiệm, và địa điểm nơi thực hiện hiệu chuẩn, nếu khác với địa chỉ của phòng thí nghiệm;

c) nhận dạng duy nhất của báo cáo (như số sê-ri) và của từng trang, tổng số trang và ngày phát hành;

...

...

...

e) mô tả và xác định rõ ràng của (các) vật phẩm được hiệu chuẩn;

f) ngày nhận (các) vật phẩm hiệu chuẩn và (các) ngày thực hiện hiệu chuẩn, nếu thích hợp;

g) các kết quả hiệu chuẩn và độ không đảm bảo đo của chúng, bao gồm nhiệt độ của thiết bị khi thực hiện hiệu chuẩn;

h) tham chiếu đến các quy trình lấy mẫu được sử dụng bởi phòng thí nghiệm trong đó các quy trình này có liên quan đến tính hợp lệ hoặc áp dụng kết quả;

i) tên, chức vụ và chữ ký hoặc nhận dạng tương đương của người phê duyệt báo cáo;

j) khi có liên quan, một tuyên bố về ảnh hưởng của kết quả chỉ liên quan đến các vật phẩm được hiệu chuẩn;

k) trong trường hợp có liên quan, đáp ứng phổ của thiết bị chuẩn PV;

l) trong trường hợp có liên quan, hệ số nhiệt độ của thiết bị chuẩn PV.

7  Ghi nhãn

...

...

...

a) Ngày hiệu chuẩn (thực tế hoặc hiện hành);

b) Giá trị hiệu chuẩn và độ không đảm bảo đo của nó;

c) nhận dạng phòng thí nghiệm thực hiện hiệu chuẩn.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Ví dụ về quy trình hiệu chuẩn có hiệu lực

A.1  Quy định chung

A.1.1  Tổng quan

Phụ lục này mô tả các ví dụ về quy trình hiệu chuẩn cho thiết bị chuẩn PV là thiết bị chuẩn sơ cấp, cùng với độ không đảm bảo đo đã công bố của chúng. Các quy trình này dùng để thiết lập liên kết chuẩn của các thiết bị chuẩn PV tới các đơn vị SI theo yêu cầu của TCVN 12678-2 (IEC 60904-2). Các thiết bị chuẩn sơ cấp được hiệu chuẩn theo các quy trình này nhằm thiết lập liên kết chuẩn của các thiết bị chuẩn PV khác mà sau đó sẽ trở thành thiết bị chuẩn thứ cấp.

...

...

...

Các phương pháp đã được thực hiện ở nhiều phòng thí nghiệm khác nhau trên khắp thế giới và có hiệu lực trong so sánh liên phòng quốc tế, đáng chú ý nhất là Thang đo quang điện thế giới (WPVS). Tuy nhiên, mô tả trong tiêu chuẩn này là tổng quát hơn. Để biết chi tiết về việc thực hiện khác nhau này, các tài liệu tham khảo trong các công bố tương đương nhau được đưa ra ở cuối mỗi quy trình.

Các ước lượng độ không đảm bảo đo dựa trên U₉₅ (hệ số phủ k = 2) cho tất cả các thành phần đơn lẻ. Độ không đảm bảo đo mở rộng kết hợp được tính là căn bậc hai của tổng bình phương của tất cả các thành phần. Độ không đảm bảo đo được cung cấp là các phiên bản đơn giản hóa (giới hạn trong các thành phần chính) như được cung cấp bởi các phòng thí nghiệm đã thực hiện quy trình. Các tính toán độ không đảm bảo đo này đóng vai trò là hướng dẫn và sẽ phải được điều chỉnh phù hợp với việc thực hiện cụ thể của từng quy trình trong một phòng thí nghiệm nhất định. Độ không đảm bảo đo đạt được bởi bất kỳ việc thực hiện các phương pháp này có thể khác nhau đáng kể. Độ không đảm bảo đo được trích dẫn bởi phòng thí nghiệm đã cho phải dựa trên một phân tích cụ thể rõ ràng và không thể được thực hiện bằng cách tham chiếu đến các lượng độ không đảm bảo đo trong tiêu chuẩn này

A.1.2  Các ví dụ về phương pháp có hiệu lực

A.2  Phương pháp ánh sáng mặt trời toàn cầu (GSM)

A.3  Hiệu chuẩn khả năng đáp ứng phổ vi sai (DSR)

A.4  Phương pháp mô phỏng mặt trời (SSM)

A.5  Phương pháp ánh sáng mặt trời trực tiếp (DSM)

A.1.3  Ký hiệu thông thường

I_SC

...

...

...

T_j

Nhiệt độ của thiết bị chuẩn

M_G

Hệ số hiệu chỉnh cường độ bức xạ (xem bên dưới)

M_T

Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ (xem bên dưới)

T_coef

hệ số nhiệt độ α của dòng điện ngắn mạch (IEC 60891) được chuẩn hóa về dòng điện ngắn mạch ở 25 °C và được biểu thị bằng 1/K 

SMM

...

...

...

λ

Bước sóng

s(λ)

Đáp ứng phổ của thiết bị chuẩn PV là hàm của bước sóng λ

s(λ, T_j)

Đáp ứng phổ của thiết bị chuẩn PV là hàm của bước sóng λ và nhiệt độ T_j

Vi phân một phần của đáp ứng phổ với nhiệt độ là hàm của bước sóng λ

...

...

...

E_meas (λ)

Phân bố phổ bức xạ của ánh sáng tự nhiên hoặc mô phỏng

E_ref (λ)

Phân bố phổ bức xạ tiêu chuẩn hoặc chuẩn theo TCVN 12678-3 (IEC 60904-3)

G_dir

Cường độ bức xạ trực tiếp

G_dif

Cường độ bức xạ khuếch tán trong mặt phẳng

G_T

...

...

...

G_STC

Cường độ bức xạ ở STC ( = 1 000 W∙m^-^2)

CV

Giá trị hiệu chuẩn, ví dụ I_SC ở STC

AM

Khối lượng không khí

STC

Điều kiện thử nghiệm chuẩn ( 1 000 W∙m^-^2, 25 °C và E_ref(λ))

P

...

...

...

P₀

101 300 Pa

θ

Góc chiếu của mặt trời

A.1.4  Công thức chung

Phương pháp được mô tả trong A.2, A.4 và A.5 có chung một số công thức tính toán được nêu chi tiết trong điều này. Chi tiết của việc thực hiện khác nhau thì được mô tả trong từng điều nhỏ.

I_SC thông thường không được đo ở chính xác 1 000 Wm^-^2, nhưng ở mức cường độ bức xạ gần đó. Giả thiết rằng I_SC của thiết bị chuẩn PV thay đổi tuyến tính với cường độ bức xạ theo TCVN 12678-10 (IEC 60904-10) thì thực hiện hiệu chỉnh như sau:

(A.1)

...

...

...

STC bắt buộc nhiệt độ thiết bị là 25 °C, nhưng các phép đo sẽ không luôn luôn được thực hiện ở nhiệt độ này. Các sai lệch về nhiệt độ cần được tính vào quỹ độ không đảm bảo đo. Cũng có thể hiệu chỉnh I_SC từ nhiệt độ đo T_j đến 25 °C bằng cách nhân với hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ M_T được xác định bởi:

(A.2)

Hiệu chỉnh cho sự khác nhau của đáp ứng phổ của thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn và thiết bị được sử dụng để đo cường độ bức xạ có thể được tính như hệ số không phù hợp phổ SMM:

(A.3)

CHÚ THÍCH: Công thức A.3 giống như trong TCVN 12678-7 (IEC 60904-7) đối với trường hợp bộ phát hiện kiểu pin nhiệt điện trong đó đáp ứng phổ của thiết bị cần thử nghiệm là đáp ứng phổ của thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn.

Phạm vi tích phân là toàn bộ bước sóng. Đối với E_ref (λ), cường độ bức xạ bằng 0 ở bước sóng dưới 280 nm. Việc này cũng duy trì bình thường đối với E_meas(λ) đặc biệt trong ánh sáng mặt trời tự nhiên. Vì lý do thực tiễn, tích phân một cách rõ ràng không thể được tính đến ở bước sóng trên 4 000 nm vì E_ref (λ) không xác định được rõ ràng mà chỉ có thể tích phân cường độ bức xạ trong khoảng từ 4 000 nm đến vô cùng. E_meas(λ) chỉ được đo một cách điển hình trong phạm vi bước sóng nhỏ hơn, ví dụ đến 2 500 nm. Để tính toán tích phân, có thể sử dụng phép xấp xỉ thích hợp, (cắt bớt tích phân) hoặc mở rộng các dữ liệu phổ bức xạ đo được bằng cách ngoại suy hoặc mô hình hóa nhưng cần được tính đến trong tính toán độ không đảm bảo đo. Ví dụ, cắt bớt tích phân ở 4 000 nm đối với DSM sẽ dẫn đến sai số 0,025 %, trong khi cắt bớt ở 2 500 nm, sai số là 0,116 %. Các giá trị này đã được xác định từ phổ bức xạ trực tiếp và toàn cầu như xác định ở TCVN 12678-3 (IEC 60904-3).

Máy đo bức xạ khoang được sử dụng cho phép đo bức xạ được giả thiết phát hiện cường độ bức xạ ở tất cả các bước sóng hoàn chỉnh. Các sai lệch có thể có từ đặc tính hoàn thiện này cần được hiệu chỉnh hoặc được tính đến trong độ không đảm bảo đo.

...

...

...

(A.4)

A.1.5  Tài liệu tham khảo

- IEC 60891, Procedures for temperature and irradiance corrections to measured I-V characteristics

- TCVN 12678-7:2020 (IEC 60904-7:2008), Thiết bị quang điện - Phần 7: Tính toán hiệu chỉnh sự không phù hợp phổ đối với các phép đo của thiết bị quang điện

- TCVN 12678-10:2020 (IEC 60904-10:2009), Thiết bị quang điện - Phần 10: Phương pháp đo độ tuyến tính

- C. R. Osterwald et al. “The results of the PEP’93 intercomparison of reference cell calibrations and newer technology performance measurements: Final Report”, NREL/TP- 520-23477 (1998) 209 pages.

- C. R. Osterwald et al. “The world photovoltaic scale: an international reference cell calibration prpgram”, Progress in Photovoltaics 7 (1999) 287-297.

- K. Emery “The results of the First World Photovoltaic Scale Recalibration”, NREL/TP-520- 27942 (2000) 14 pages

...

...

...

A.2  Phương pháp ánh sáng mặt trời toàn cầu (GSM)

A.2.1  Quy định chung

Việc thiết lập liên kết chuẩn dựa trên việc hiệu chuẩn bằng Phương pháp mặt trời và bóng râm liên tục như được mô tả trong ISO 9846. Thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn được so sánh dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên với hai máy đo bức xạ chuẩn, cụ thể là trực xạ kế đo cường độ bức xạ mặt trời trực tiếp và nhật xạ kế đo cường độ bức xạ mặt trời khuếch tán bằng cách đặt một tấm che liên tục dưới điều kiện tia tới thẳng góc. Tổng cường độ bức xạ mặt trời được xác định bằng tổng cường độ bức xạ trực tiếp và cường độ bức xạ khuếch tán trên mặt phẳng. Vì trực xạ kế là một chuẩn thứ được sử dụng dưới dạng một máy đo bức xạ khoang tuyệt đối được so sánh đều đặn với Nhóm chuẩn Thế giới (WSG) thiết lập thiết bị đo bức xạ chuẩn thế giới (WRR). Hệ số hiệu chuẩn đối với thiết bị chuẩn PV được xác định từ dòng điện ngắn mạch đo được, được hiệu chỉnh theo công thức (A.4) dựa vào phổ bức xạ đo được của ánh sáng mặt trời toàn cầu và đáp ứng phổ tương đối của thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn.

Trong những điều kiện nhất định, phương pháp ánh sáng mặt trời toàn cầu đơn giản hóa được áp dụng. Dòng điện ngắn mạch của thiết bị chuẩn PV được hiệu chỉnh theo công thức (A.1) và (A.2) và sau đó được vẽ đồ thị theo khối lượng không khí (AM) hình học đã hiệu chỉnh áp suất. Giá trị hiệu chuẩn được xác định từ bình phương tối thiểu tuyến tính ở AM = 1,5. Không yêu cầu hiệu chỉnh theo công thức (A.3) và do đó các phép đo phổ bức xạ của ánh sáng mặt trời tự nhiên và đáp ứng phổ của thiết bị chuẩn PV là không cần thiết. Trong phiên bản đơn giản hóa của phương pháp ánh sáng mặt trời toàn cầu, việc hiệu chỉnh phổ rõ ràng theo công thức (A.3) được thay thế bằng các điều kiện để đảm bảo rằng phổ bức xạ của ánh sáng mặt trời tự nhiên đủ gần với phổ bức xạ chuẩn đã xác định (TCVN 12678-3 (IEC 60904-3)) rằng thành phần không đảm bảo nhỏ hơn được trích dẫn trong Bảng A.1. Mặc dù điều này cần được đảm bảo bởi các điều kiện được liệt kê trong phần mô tả phương pháp bên dưới, nhưng nó cần được kiểm tra xác nhận một cách rõ ràng (tốt nhất là sử dụng phương pháp ánh sáng mặt trời toàn cầu). Sau khi phê duyệt, phiên bản đơn giản hóa có thể được áp dụng miễn là các điều kiện biên giống như trong quá trình phê duyệt..

Việc kiểm tra xác nhận và phê duyệt sẽ tạo ra các giá trị số cho cả hai phương pháp. Nếu sự hài hòa giữa các giá trị số này nằm trong quỹ độ không đảm bảo đo của các phương pháp thì phương pháp đơn giản hóa sẽ được coi là hợp lệ.

Quy trình đơn giản hóa mang lại kết quả chính xác cho các thiết bị có đáp ứng phổ trên một phạm vi rộng của phổ mặt trời, ví dụ: thiết bị tinh thể silic nhưng có thể tạo ra các sai số đáng kể đối với các thiết bị đáp ứng phổ hẹp.

A.2.2  Thiết bị

a) Một bệ đỡ, có thể được định hướng vuông góc với mặt trời với độ chính xác ± 0,5 ° trong suốt quá trình hiệu chuẩn.

b) Một máy đo bức xạ khoang, có thể truy nguyên tới WRR.

...

...

...

d) Một thiết bị tạo bóng râm để cung cấp bóng râm cho mục c). Góc trường, góc quan sát và góc khẩu độ được cung cấp bởi bóng râm sẽ bù cho các góc mô tả tương ứng của máy đo bức xạ khoang ở mục b).

e) Khối lắp có kiểm soát nhiệt độ dùng cho thiết bị chuẩn cần thử nghiệm có khả năng duy trì nhiệt độ thiết bị ở (25 ± 2) °C trong tất cả các lần hiệu chuẩn nếu không hiệu chỉnh nhiệt độ. Nhiệt độ cần được ổn định trong phạm vi 0,5 °C trong thời gian thu thập dữ liệu.

f) Phương tiện có thể truy nguyên để đo dòng điện ngắn mạch của thiết bị chuẩn PV với độ chính xác là ± 0,1% hoặc tốt hơn.

g) Phương tiện có thể truy nguyên để đo tín hiệu của nhật xạ kế với độ chính xác là ± 0,5 % hoặc tốt hơn.

h) Không yêu cầu ở phiên bản đơn giản hóa: Máy đo phổ bức xạ có khả năng đo phổ bức xạ của tổng ánh sáng mặt trời tự nhiên trên mặt phẳng.

i) Không yêu cầu ở phiên bản đơn giản hóa: Thiết bị xác định đáp ứng phổ liên quan của thiết bị chuẩn PV theo TCVN 12678-8 (IEC 60904-8).

j) Không yêu cầu ở phiên bản đơn giản hóa: Phương tiện để đo độ cao của mặt trời đến độ chính xác là ± 2°. Ngoài ra, độ cao của mặt trời trong quá trình lấy mẫu dữ liệu có thể được lấy từ niên giám hoặc tính toán, miễn là yêu cầu độ chính xác được đáp ứng ngay khi lấy mẫu dữ liệu. Sau đó thường yêu cầu các phương tiện có thể truy nguyên để đo thời gian tính toán khối lượng không khí.

k) Không yêu cầu ở phiên bản đơn giản hóa: Một áp kế để đo áp suất không khí cục bộ P với độ chính xác là ± 250 Pa hoặc tốt hơn.

A.2.3  Phép đo

...

...

...

a) Không yêu cầu ở phiên bản đơn giản hỏa: Xác định đáp ứng phổ liên quan của thiết bị chuẩn PV theo TCVN 12678-8 (IEC 60904-8).

b) Chọn địa điểm và/hoặc mùa trong năm để đảm bảo rằng độ cao của mặt trời đạt đến một góc trong suốt quá trình trong ngày tương ứng với AM 1,5 (41,8° ở P₀).

c) Lắp máy đo bức xạ khoang trên thiết bị hướng mặt trời (A.2.1.a). Máy đo bức xạ có sẵn trong thương mại có bộ phận điện tử riêng được kết nối với thiết bị theo khuyến nghị của nhà chế tạo. Cho phép đủ thời gian để ổn định các bộ phận điện tử.

d) Lắp thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn đồng phẳng trên bệ lắp, gắn nó vào khối lắp và duy trì nhiệt độ của thiết bị ở (25 ± 2) °C trong tất cả các lần hiệu chuẩn nếu không hiệu chỉnh nhiệt độ. Nhiệt độ cần được ổn định trong phạm vi 0,5 °C trong thời gian thu thập dữ liệu.

e) Lắp nhật xạ kế nhằm đo bức xạ mặt trời khuếch tán đồng phẳng trên bệ lắp. Đảm bảo rằng trong phạm vi quan sát của nhật xạ kế, không có bề mặt phản chiếu nào ảnh hưởng đến kết quả đo. Lắp thiết bị tạo bóng râm và đảm bảo rằng khu vực nhạy của nhật xạ kế được chỉ vào trung tâm của bóng râm.

f) Không yêu cầu ở phiên bản đơn giản hóa: Lắp máy đo phổ bức xạ đồng phẳng trên bệ lắp.

g) Thực hiện đọc đồng thời theo các bước sau:

1) Đảm bảo căn chỉnh của tất cả các thiết bị liên quan đến mặt trời và căn chỉnh phù hợp của thiết bị tạo bóng râm.

2) Đảm bảo rằng nhiệt độ của thiết bị chuẩn PV nằm trong giới hạn cho trong d).

...

...

...

4) Ghi lại G_dif, cường độ bức xạ trong mặt phẳng khuếch tán được chỉ ra bằng nhật xạ kế

5) Ghi lại I_SC, dòng điện ngắn mạch của thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn

6) Không yêu cầu ở phiên bản đơn giản hóa: Ghi lại E_meas(λ), phổ bức xạ của ánh sáng mặt trời tự nhiên toàn cầu.

7) Chỉ yêu cầu ở phiên bản đơn giản hóa: Đo θ, góc độ cao mặt trời, hoặc cách khác, ghi lại giờ, phút và giây của lấy mẫu dữ liệu và tính độ cao của mặt trời.

8) Không yêu cầu ở phiên bản đơn giản hỏa: Ghi lại P, áp suất không khí cục bộ.

9) Không yêu cầu ở phiên bản đơn giản hóa: Lặp lại các bước từ 1 đến 6 nhiều lần.

10) Không yêu cầu ở phiên bản đơn giản hóa: Lặp lại các bước 1 đến 5, 7 và 8 ít nhất cứ sau 5 min trong vài giờ trước và sau buổi trưa, trải dài phạm vi khối lượng không khí từ dưới AM 1,5 đến trên AM 3,0 trong cả hai khoảng thời gian.

h) Lặp lại toàn bộ quy trình đo trong ít nhất hai ngày khác.

A.2.4  Phân tích dữ liệu

...

...

...

a) Từ chối các điểm dữ liệu trong đó G_dir, G_dif hoặc I_SC lệch hơn ± 3 % so với điểm dữ liệu trước đó.

b) Tính tổng cường độ bức xạ G_T = G_dir + G_dif.

c) Chia tỷ lệ dòng điện ngắn mạch I_SC của thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn về G_STC theo công thức A.1.

d) Hiệu chỉnh nhiệt độ theo công thức A.2.

Việc này thường không được yêu cầu vì nhiệt độ được duy trì như mô tả trong A.2.2.d) và độ lệch nhiệt độ cho phép được tính trong quỹ độ không đảm bảo đo.

e) Hiệu chỉnh sự sai lệch trong đáp ứng phổ theo công thức A.3, trong đó E_meas(λ) là phổ bức xạ đo được của ánh sáng mặt trời tự nhiên toàn cầu.

f) Tính giá trị hiệu chuẩn theo công thức A.4.

g) Trung bình tất cả các giá trị hiệu chuẩn trong một ngày để có được CV₁.

h) Lặp lại các bước a) đến g) cho các ngày đo khác để có được CV₂, CV₃,.. CV_n tương ứng.

...

...

...

(A.5)

j) Trong phiên bản đơn giản hóa, các bước e) tới g) được thay thế như sau:

1) Từ chối các điểm dữ liệu mà tỷ lệ G_dif/GT nhỏ hơn 0,1 hoặc lớn hơn 0,3. Đồng thời từ chối các điểm dữ liệu trong đó G_T nằm ngoài phạm vi G_STC ± 20 %.

Điều này để đảm bảo rằng dữ liệu được sử dụng để phân tích được lấy trong các điều kiện khí quyển gần với phổ chuẩn tiêu chuẩn.

2) Sử dụng góc độ cao của mặt trời và áp suất khí quyển, tính khối lượng không khí (AM) tại thời điểm đo theo:

(A.6)

3) Từ chối tất cả các mẫu dữ liệu trong đó AM > 3.

...

...

...

5) Bằng cách sử dụng phương pháp phù hợp bình phương tuyến tính nhỏ nhất, tính độ dốc (m) và độ lệch (b) của đường thẳng phù hợp nhất của tập dữ liệu. Để cân bằng sự phù hợp, tất cả các giá trị dòng điện ngắn mạch phải được tính trung bình cho các bin AM là 0,01 trước khi thực hiện sự phù hợp. Cả buổi sáng và buổi chiều phải đóng góp ít nhất 33 % tổng số mẫu đo được sử dụng phương pháp phù hợp bình phương tối thiểu.

Để tạo thành đường thẳng, 10 điểm dữ liệu sẽ được coi là tối thiểu. Càng nhiều điểm dữ liệu trong phương pháp phù hợp bình phương tối thiểu gần với AM = 1,5 thì độ không đảm bảo đo của quy trình càng nhỏ.

Chỉ được phép sử dụng dữ liệu nửa ngày (buổi sáng hoặc buổi chiều). Tuy nhiên, trong lần trung bình cuối cùng, ít nhất phải có dữ liệu từ ba ngày khác nhau với ít nhất hai buổi sáng và hai buổi chiều.

6) Tính giá trị hiệu chuẩn của thiết bị chuẩn PV theo công thức:

CV₁ = m x AM + b với AM = 1,5

(A.7)

7) Thực hiện các bước h) và i).

A.2.5  Ước lượng độ không đảm bảo đo

Trong Bảng A.1, giá trị điển hình của thành phần độ không đảm bảo đo đối với phương pháp ánh sáng mặt trời toàn cầu (cột trái) và phiên bản đơn giản hóa của chúng được liệt kê, dẫn đến độ không đảm bảo đo mở rộng kết hợp U₉₅ (với hệ số phủ k=2) là 0,7 % và 0,8 % tương ứng

...

...

...

Độ không đảm bảo đo của dòng điện ngắn mạch

< 0,1 %

Độ không đảm bảo đo do nhiệt độ tế bào không ổn định (±2 K)

< 0,1 %

Độ không đảm bảo đo của cường độ bức xạ trực tiếp

< 0,25 %

Độ không đảm bảo đo của cường độ bức xạ khuếch tán

< 1,6 %

Độ không đảm bảo đo cường độ bức xạ tổng (80 % trực tiếp và 20 % khuếch tán)

...

...

...

Độ không đảm bảo đo của sai lệch thang đo WRR so với SI

0,18 %

Độ không đảm bảo đo do hiệu chỉnh theo công thức A.3 hoặc hoặc độ lệch phổ bức xạ giữa các điều kiện thử nghiệm phổ bức xạ chuẩn ở AM 1,5G (TCVN 12678-3 (IEC 60904-3))

0,4 %

0,5 %

Độ không đảm bảo đo mở rộng kết hợp

0,7 %

0,8 %

A.2.6  Tài liệu tham khảo

...

...

...

- K.A. Emery, C.R. Osterwald, L.L. Kazmerski, and R.E. Hart, (1988c), Calibration of Primary Terrestrial Reference Cells When Compared With Primary AM0 Reference Cells, Proceedings of the 8th PV Solar Energy Conference, Florence, pp. 64-68.

- K. A. Emery, C.R. Osterwald, S. Rummel, D.R. Myers, T.L Stoffel, and D. Waddington, “A Comparison of Photovoltaic Calibration Methods,” Proc. 9th European Photovoltaic Solar Energy Conf., Freiburg, W. Germany, September 25-29, 1989, pp. 648-651.

- K.A. Emery, D. Waddington, S. Rummel, D.R. Myers, T.L. Stoffel, and C.R. Osterwald, “SERI Results from the PEP 1987 Summit Round Robin and a Comparison of Photovoltaic Calibration Methods,” SERI tech. rep. TR-213-3472, March 1989.

- Gomez, T, Garcia L, Martinez G, "Ground level sunlight calibration of space solar cells. Tenerife 99 campaign," Proc. 28th IEEE PVSC, 1332-1335, (2000).

- J. Metzdorf, T. Wittchen, K. Heidler, K. Dehne, R. Shimokawa, F. Nagamine, H. Ossenbrink, L. Fornarini, C. Goodbody, M. Davies, K. Emery, and R. Deblasio, “The Results of the PEP '87 Round-Robin Calibration of Reference Cells and Modules,- Final Report” PTB technical repod PTB-Opt-31, Braunschweig, Germany, November 1990, ISBN 3-89429-067-6.

- H. Mullejans, A. loannides, R. Kenny, W. Zaaiman, H. A. Ossenbrink, E. D. Dunlop "Spectral mismatch in calibration of photovoltaic reference devices by global sunlight method" Measurement Science and Technology 16 (2005) 1250-1254.

- H. Mullejans, W. Zaaiman, E. D. Dunlop, H. A. Ossenbrink “Calibration of photovoltaic reference cells by global sunlight method”, Metrologia 42 (2005) 360-367.

- H. Mullejans, W. Zaaiman, F. Merli, E. D. Dunlop, H. A. Ossenbrlnk “Comparison of traceable calibration methods for primary photovoltaic reference cells” Progress in Photovoltaics 13 (2005) 661-671.

- F.C. Treble and K.H. Krebs, “Comparison of European Reference Solar Cell Calibrations”, Proc. 15th IEEE PV Spec. Conf., 1981, pp. 205-210.

...

...

...

- A Fehlmann, G Kopp, W Schmutz, R Winkler, W Finsterle, N Fox, metrologia 49, 2012, S34

A.3  Hiệu chuẩn đáp ứng phổ vi sai (DSR)

A.3.1  Quy định chung

Liên kết chuẩn dựa trên việc hiệu chuẩn đáp ứng phổ bằng bộ phát hiện chuẩn có thể liên kết chuẩn trực tiếp đến các đơn vị SI. Giá trị hiệu chuẩn được tính từ đáp ứng phổ tuyệt đối đo được của thiết bị chuẩn PV và phân bố phổ bức xạ mặt trời chuẩn. Hiệu chuẩn đáp ứng phổ được chuyển từ mức cường độ bức xạ của bộ phát hiện chuẩn sang cường độ bức xạ mặt trời qua nhiều bậc độ lớn mà không có hạn chế nào đối với thiết bị chuẩn PV liên quan đến tuyến tính hoặc sự phù hợp phổ.

A.3.2  Thiết bị

Yêu cầu các thiết bị sau đây (xem Hình A.1 và A.2):

a) một bộ tạo ánh sáng đơn sắc tạo ra phổ bức xạ băm nằm trong dải bước sóng bao gồm đáp ứng phổ bức xạ của thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn, với chế độ đặt bước sóng truy nguyên được;

b) (các) bóng đèn có thấu kính hoặc hệ thống quang học lối vào gương (được khuyến nghị là bóng đèn thạch anh-halogen để bao phủ các bước sóng trên 400 nm; và bóng đèn hồ quang Xenon cho bước sóng dưới 400 nm). Một cách khác, một nguồn cw-laze điều chỉnh được hoặc ánh sáng tắng có dải phổ sẵn có điều chỉnh được phủ đáp ứng phổ bức xạ của thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn.

c) một nguồn sáng định thiên, đáp ứng các yêu cầu về phổ bức xạ, độ đồng nhất và độ ổn định tạm thời của cấp CBA như được định nghĩa trong TCVN 12678-9 (IEC 60904-9);

...

...

...

Nhận xét: Chùm ánh sáng đơn sắc từ A.3.2 a) có thể được sử dụng cho mục đích này nếu nó đáp ứng yêu cầu đã cho.

e) Cảm biến quang có màn hình đủ lớn để theo dõi công suất bức xạ của chùm sáng đơn sắc của a) và d);

f) Tùy chọn: một máy đo phổ bức xạ tiêu chuẩn để quan sát bước sóng củ chùm tia đơn sắc.

g) (các) bộ phát hiện phổ bức xạ tiêu chuẩn có kiểm soát nhiệt độ có thể truy nguyên trực tiếp tới các đơn vị SI. Các bộ phát hiện này phải là điốt quang với độ tuyến tính, độ đồng nhất và độ ổn định tốt nhất hiện có;

h) khẩu độ có thể điều chỉnh (được chụp vào thiết bị chuẩn PV);

i) phương tiện để duy trì nhiệt độ của thiết bị chuẩn PV ở (25 ± 0,5) °C;

j) phương tiện để đo dòng điện ngắn mạch xoay chiều của thiết bị chuẩn PV, (các) bộ phát hiện chuẩn và bộ phát hiện có màn hình theo dõi, ví dụ như bộ khuếch đại khóa tần. Sự thay đổi của hệ số khuếch đại của các bộ khuếch đại đó phải nhỏ hơn 0,1 % trong phạm vi tín hiệu được sử dụng. Tốt nhất là cùng một bộ khuếch đại được sử dụng cho thiết bị chuẩn PV và bộ phát hiện chuẩn;

k) phương tiện để đo thành phần một chiều của thiết bị chuẩn PV I_b như được định nghĩa trong bước A.3.2.f.

A.3.3  Quy trình thử nghiệm

...

...

...

b) Điều chỉnh khẩu độ cho đến khi hình ảnh của nó rọi lên toàn bộ thiết bị chuẩn PV.

c) Lắp bộ phát hiện chuẩn ở cùng vị trí và mặt phẳng mà thiết bị chuẩn PV được hiệu chuẩn.

d) Hiệu chuẩn nguồn bức xạ ánh sáng đơn sắc ở A.3.2.a. (không có bức xạ định thiên) đối với cường độ bức xạ phổ tương đối của nó. Sử dụng chùm sáng đơn sắc dạng xung băm để xác định tỷ lệ của dòng điện ngắn mạch xoay chiều của điốt quang cỏ màn hình (ΔI_mon,st(λ)) và bộ phát hiện chuẩn (ΔI_st(λ)) được đo đồng thời ở các khoảng bước sóng không quá 10 nm trên toàn dải đáp ứng.

e) Đặt cường độ bức xạ định thiên trắng E_b đến mức vận hành mong muốn (trong khoảng từ 10 Wm^-^2 đến 1 500 Wm^-^2) và đo dòng điện ngắn mạch một chiều tương ứng I_b = I_sc (E_b) của thiết bị chuẩn PV. Đảm bảo rằng bộ phát hiện tiêu chuẩn được bảo vệ khỏi cường độ bức xạ ánh sáng trắng định thiên.

f) Đo đáp ứng phổ bức xạ vi sai tương đối của thiết bị chuẩn PV bằng cách sử dụng bức xạ đơn sắc dạng xung băm của nguồn bức xạ A.3.2.a) và xác định tỷ lệ dòng điện ngắn mạch của thiết bị chuẩn PV ((ΔI_ref(λ,I_b)) và điốt quang có màn hình (ΔI_mon,ref(λ)). Tính toán đáp ứng phổ vi sai tương đối của thiết bị chuẩn PV dưới cường độ bức xạ định thiên E_b:

(A.8)

trong đó s_st(λ) là đáp ứng phổ bức xạ của bộ phát hiện chuẩn ở bước sóng λ.

- Nhận xét: Nếu máy đo phổ bức xạ chuẩn để theo dõi hoặc hiệu chỉnh bước sóng được sử dụng (A.3.2.f) thì việc hiệu chỉnh bước sóng phải được thực hiện trước khi xác định

...

...

...

h) Hiệu chuẩn nguồn bức xạ đơn sắc ở A.3.2.d) (có thể trong một mặt phẳng đo khác có độ đồng nhất tốt hơn) ở một đến ba bước sóng λ_i (không có bức xạ định thiên) với phổ bức xạ tuyệt đối của nó. Sử dụng chùm tia đơn sắc dạng băm để xác định tỷ số của các dòng điện ngắn mạch xoay chiều của điốt quang có màn hình (ΔI_mon,st(λ)) và bộ phát hiện(ΔI_st(λ)) được đo đồng thời.

i) Đặt cường độ bức xạ ánh sáng trắng định thiên đến mức thấp E₀ gần hoặc ở giá trị nhỏ nhất như quy định ở bước e) và đo dòng điện ngắn mạch một chiều tương ứng I₀ = I_SC(E₀) của thiết bị chuẩn PV. Đảm bảo rằng bộ phát hiện tiêu chuẩn được bảo vệ khỏi cường độ bức xạ ánh sáng trắng định thiên.

j) Đo đáp ứng phổ bức xạ vi sai tuyệt đối của thiết bị chuẩn PV ở một đến ba bước sóng λ_i bằng cách sử dụng chùm tia đơn sắc dạng băm của nguồn bức xạ ở A.3.2.d) và xác định tỷ số của các dòng điện ngắn mạch của thiết bị chuẩn PV (ΔI_ref (λ_i, I₀)) và điốt quang có màn hình (ΔI_mon,ref(λ_i)). Tính toán đáp ứng phổ vi sai tuyệt đối của thiết bị chuẩn PV dưới cường độ bức xạ định thiên E_b:

(A.9)

trong đó  là đáp ứng phổ bức xạ của bộ phát hiện tiêu chuẩn ở bước sóng λ_i.

- Nhận xét: Nếu máy đo phổ bức xạ chuẩn để theo dõi hoặc hiệu chỉnh bước sóng được sử dụng (A.3.2.f) thì việc hiệu chỉnh bước sóng phải được thực hiện trước khi xác định .

- Nhận xét: Nếu chùm tia đơn sắc ở A.3.2.a) được sử dụng để hiệu chuẩn tuyệt đối của đáp ứng phổ bức xạ vi sai hoàn chỉnh của thiết bị chuẩn PV, việc hiệu chuẩn nguồn bức xạ đơn sắc ở A.3.3.d) được thực hiện liên quan đến phổ bức xạ tuyệt đối của nó. Do đó, đáp ứng phổ bức xạ vi sai tuyệt đối  của thiết bị chuẩn PV thay thế cho đáp ứng phổ bức xạ vi sai tương đối  thu được ở bước A.3.3.f) và bước A.3.3.h), A.3.3.i) và A.3.3.j) có thể được bỏ qua.

A.3.4  Phân tích dữ liệu

...

...

...

b) Tính toán các đáp ứng phổ vi sai tuyệt đối bằng cách chia tỷ lệ đáp ứng tương đối với giá trị trung bình của k_i được xác định trong bước a):

(A.10)

c) Tính toán đáp ứng vi sai S_AM1.5G(I_b) dưới cường độ bức xạ E_ref(λ) cho ít nhất 5 mức khác nhau của ánh sáng định thiên được xác định bởi l_b

(A.11)

với

(A.12)

...

...

...

(A.13)

trong đó, giới hạn tích phân trên I_STC thu được bằng phép xấp xỉ lặp đi lặp lại. Xem TCVN 12678-10 (IEC 60904-10) để xác định xem thiết bị chuẩn PV có thể xem là tuyến tính hay không.

A.3.5  Ước lượng độ không đảm bảo đo

Trong Bảng A.2, giá trị điển hình của thành phần độ không đảm bảo đo dẫn đến độ không đảm bảo đo mở rộng kết hợp U₉₅ < 0,5 %(với hệ số phủ k=2) được tóm tắt.

CHÚ THÍCH: Độ không đảm bảo đo được trích dẫn là không dễ dàng đạt được và chỉ có thể có sẵn tại một số viện đo lường quốc gia.

Bảng A.2 - Thành phần độ không đảm bảo đo (k=2) của hiệu chuẩn đáp ứng phổ vi sai trên thiết bị chuẩn PV

Độ không đảm bảo đo do nhiệt độ tế bào không ổn định (± 0,5 K)

0,1 %

...

...

...

0,2 %

Độ không đảm bảo đo do thiết bị không tuyến tính và/hoặc băng hẹp

0,1 %

Độ không đảm bảo đo lan truyền (lặp lại) do đáp ứng phổ tương đối

0,1 %

Độ không đảm bảo đo lan truyền (lặp lại) do đáp ứng phổ tuyệt đối ở (các) bước sóng rời rạc

0,1 %

Sự không phù hợp phổ giữa bức xạ định thiên và phổ mặt trời chuẩn; không đồng nhất của bức xạ định thiên; không đồng nhất của bức xạ đơn sắc; sự không phù hợp của diện tích thiết bị và diện tích được chiếu bức xạ (hình ảnh của góc mở); băng thông phổ (≤ 11 nm) của bức xạ đơn sắc; độ phi tuyến của bộ khuếch đại; xác định mặt phẳng chuẩn của bộ phát hiện chuẩn và thiết bị chuẩn PV, hiệu chuẩn bước sóng và độ tái lập của nguồn ánh sáng đơn sắc

0,4 %

...

...

...

0,5 %

Trong bảng này, các giá trị điển hình về các thành phần độ không đảm bảo đo trong độ không đảm bảo đo mở rộng kết hợp U₉₅ < 0,5 %, với hệ số phủ k = 2, được tổng quát hóa. Không yêu cầu rằng thiết bị chuẩn PV là tuyến tính và không có các hạn chế về hình dạng của đường cong đáp ứng phổ của thiết bị, tuy nhiên, bộ điều khiển nhiệt độ của thiết bị nên trong phạm vi ± 1 K.

CHÚ DẪN:

Mon: bộ tạo ánh sáng đơn sắc

BL: (dàn các) bóng đèn định thiên

Ch: bộ băm xung

Sol: Thiết bị PV và bộ phát hiện tiêu chuẩn tương ứng,

...

...

...

CVC: Bộ chuyển đổi dòng điện-điện áp

S: chớp lật

LIA: Bộ khuếch đại khóa tần

BS: bộ tách chùm tia

DVM: Vôn mét kỹ thuật số

MD: cảm biến quang có màn hình

Hình A.1 - Sơ đồ khối của hiệu chuẩn đáp ứng phổ vi sai xếp chồng bức xạ đơn sắc dạng xung băm DE(I) và bức xạ định thiên một chiều E_b

...

...

...

A.3.6  Tài liệu tham khảo

- TCVN 12678-9 (IEC 60904-9, Thiết bị quang điện - Phần 9: Yêu cầu về tính năng của bộ mô phỏng mặt trời

- TCVN 12678-10 (IEC 60904-10), Thiết bị quang điện - Phần 10: Phương pháp đo độ tuyến tính

- J. Metzdorf “Calibration of solar cells. 1: The differential spectral responsivity method”, Appl. Optics 26 (9) (1987) 1701-1708.

- J. Metzdorf, S. Winter, T. Wittchen “Radiometry in photovoltaics: calibration of reference solar cells and evaluation of reference values” metrologia 37 (2000) 573-578.

- S. Winter, T. Wittchen, J. Metzdorf “Primary Reference Cell Calibration at the PTB Based on an Improved DSR Facility” in “Proc. 16th European Photovoltaic Solar Energy Conf.”, ed. by H. Sehern, B. Mc/Velis, E. Palz, H. A. Ossenbrink, E. Dunlop, P. Helm (Glasgow 2000) James & James (Science Publ., London), ISBN 1 902916 19 0

- S. Winter, T. Fey, I. Kröger, D. Friedrich, K. Ladner, B. Ortel, S. Pendsa, F. Witt, "Design, realization and uncertainty analysis of a laser-based primary calibration facility for solar cells at PTB", Measurement 51, 2014, 457-463.

A.4  Phương pháp bộ mô phỏng mặt trời (SSM)

A.4.1  Quy định chung

...

...

...

A.4.2  Thiết bị

Yêu cầu các thiết bị dưới đây (xem Hình A.3).

a) Bộ mô phỏng mặt trời cấp AAA như được định nghĩa trong TCVN 12678-9 (IEC 60904-9). Phân tích độ không đảm bảo đo dưới đây giả thiết rằng độ không đồng nhất về không gian của cường độ bức xạ dưới 0,2 % và độ không ổn định tạm thời dưới 0,1 %. Khi máy đo bức xạ khoang (A.4.2.e) được sử dụng, bộ mô phỏng mặt trời phải ở trạng thái ổn định với chùm ánh sáng chuẩn trực.

b) Máy đo phổ bức xạ như được mô tả trong CIE 53-1982.

c) Phương tiện đo đáp ứng phổ của thiết bị chuẩn PV như được định nghĩa trong TCVN 12678-8 (IEC 60904-8).

d) Một bóng đèn tiêu chuẩn đã được hiệu chuẩn trực tiếp bởi các bóng đèn chuẩn đầu, phải được công nhận lẫn nhau và được CCPR/CIE phê chuẩn.

e) Máy đo bức xạ khoang có thể truy nguyên theo WRR có góc quan sát rộng hơn góc chiếu lan của ánh sáng của mô phỏng mặt trời (tùy chọn).

f) Phương tiện đo dòng điện ngắn mạch của thiết bị chuẩn PV phải phù hợp với các yêu cầu đo lường chung của TCVN 12678-1 (IEC 60904-1).

g) Phương tiện duy trì nhiệt độ của thiết bị chuẩn PV ở (25 ± 2) °C nếu không hiệu chỉnh nhiệt độ. Nhiệt độ cần ổn định trong phạm vi 0,5 °C trong thời gian thu thập dữ liệu.

...

...

...

a) Đáp ứng phổ tương đối của thiết bị chuẩn PV phải được đo theo TCVN 12678-8 (IEC 60904-8).

b) Cường độ bức xạ của bộ mô phỏng mặt trời trong mặt phẳng thử nghiệm phải được đặt xấp xỉ G_STC, sử dụng bộ phát hiện ảnh nhiệt như pin nhiệt điện.

c) Phân bố phổ bức xạ tuyệt đối trong mặt phẳng thử nghiệm phải được đo bằng máy đo phổ bức xạ được hiệu chuẩn như được mô tả trong CIE 63-1984. Để tính toán như mô tả ở A.4.4 a), dải bước sóng phải được trải dài tối thiểu bằng khoảng thời gian như s(λ). Khi máy đo bức xạ khoang được sử dụng như trong A.4.4. b), dải bước sóng của phép đo cường độ bức xạ phổ phải đủ lớn để đạt được độ không đảm bảo đo mong muốn.

d) Thiết bị chuẩn PV phải được đặt trong mặt phẳng thử nghiệm của bộ mô phỏng. Nhiệt độ thiết bị phải được duy trì ở (25 ± 2) °C trong tất cả các lần hiệu chuẩn nếu không hiệu chỉnh nhiệt độ. Nhiệt độ cần được ổn định trong phạm vi 0,5 °C trong thời gian thu thập dữ liệu. Dòng điện ngắn mạch của thiết bị phải được đo hơn 10 lần và tính giá trị trung bình.

A.4.4  Phân tích dữ liệu

a) Giá trị hiệu chuẩn (CV) được tính như sau:

(A.15)

Trong đó E_meas(λ) là phân bố phổ bức xạ tuyệt đối của bộ mô phỏng mặt trời.

...

...

...

c) Lặp lại các bước trong A.4.2. và A.4.3. hai lần, CV trung bình là giá trị hiệu chuẩn cuối cùng.

A.4.5  Ước lượng độ không đảm bảo đo

Bảng A.3 và Bảng A.4 tóm tắt các giá trị điển hình của thành phần độ không đảm bảo đo dẫn đến độ không đảm bảo đo mở rộng kết hợp U₉₅ là 2 % và 0,6 % (với hệ số phủ k=2).

Bảng A.3 - Ví dụ về các thành phần độ không đảm bảo đo (k=2) của hiệu chuẩn phương pháp bộ mô phỏng mặt trời

Độ không đảm bảo đo của bóng đèn chuẩn

< 2 %

Độ không đảm bảo đo do máy đo phổ bức xạ

< 0,2 %

Độ không đảm bảo đo do nhiệt độ thiết bị không ổn định

...

...

...

Độ không đảm bảo đo lan truyền do đáp ứng phổ, sự không phù hợp phổ giữa bộ mô phỏng mặt trời và phổ mặt trời chuẩn

< 0,2 %

Độ không đảm bảo đo do sự không đồng nhất về thời gian và không gian của bộ mô phỏng mặt trời và kích thước và hằng số thời gian khác nhau của máy đo phổ bức xạ và thiết bị:

< 0,2 %

Độ không đảm bảo đo mở rộng kết hợp

2 %

Bảng A.4 - Thành phần độ không đảm bảo đo điển hình (k=2) của hiệu chuẩn phương pháp bộ mô phỏng mặt trời khi sử dụng máy đo bức xạ khoang có thể truy nguyên đến WRR

Độ không đảm bảo đo của WRR so với đơn vị SI

< 0,18 %

...

...

...

< 0,2 %

Độ không đảm bảo đo do nhiệt độ thiết bị không ổn định

< 0,2 %

Độ không đảm bảo đo do sai lêch phổ bức xạ giữa điều kiện thử nghiệm và phổ bức xạ chuẩn AM 1,5 (TCVN 12678-3 (IEC 60904-3)) hoặc hiệu chỉnh sự không phù hợp phổ (TCVN 12678-7 (IEC 60904-7))

< 0,3 %

Độ không đảm bảo đo do sự không đồng nhất về thời gian và không gian của bộ mô phỏng mặt trời và kích thước và hằng số thời gian khác nhau của máy đo phổ bức xạ, thiết bị và máy đo bức xạ khoang

< 0,2 %

Độ không đảm bảo đo mở rộng kết hợp

0,6 %

...

...

...

Hình A.3 - Sơ đồ thiết bị của phương pháp mô phương mặt trời

A.4.6  Tài liệu tham khảo

- TCVN 12678-1 (IEC 60904-1), Thiết bị quang điện - Phần 1: Phép đo đặc tính dòng điện-điện áp quang điện

- TCVN 12678-8 (IEC 60904-8), Thiết bị quang điện - Phần 8: Phép đo đáp ứng phổ của thiết bị quang điện

- TCVN 12678-9 (IEC 60904-9), Thiết bị quang điện - Phần 9: Yêu cầu về tính năng của bộ mô phỏng mặt trời

- R. Shimokawa, F. Nagamine, Y. Miyake, K. Fujisawa, Y. Hamakawa “Japanese indoor calibration method for the reference solar cell and comparison with outdoor calibration” Japanese J. Appl. Phys. 26(1) (1987) 86-91.

- R. Shimokawa, H. Ikeda, Y. Miyake, S. Igari "Development of wide fleld-of-view cavity radiometer for solar simulator use and intercomparison between irradiance measurements based on the world radiometer reference and electrotechnical laboratory scales" Japanese J. Appl. Phys. 41 (2002) 5088-5093.

- H. Müllejans, W. Zaaiman, F. Merli, E. D. Dunlop, H. A. Ossenbrink “Comparison of traceable calibration methods for primary photovoltaic reference cells” Progress in Photovoltaics 13 (2005) 661-671.

...

...

...

- CIE 63-1984 “The Spectroradiometric Measurement of Light Sources”

A.5  Phương pháp ánh sáng mặt trời trực tiếp (DSM)

A.5.1  Quy định chung

Thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn được so sánh dưới chùm ánh sáng mặt trời tự nhiên trực tiếp với máy đo bức xạ chuẩn. Việc thiết lập liên kết chuẩn dựa trên việc hiệu chuẩn bằng cách sử dụng một trực xạ kế đo cường độ bức xạ mặt trời trực tiếp và có thể truy nguyên đến WRR. Dòng điện ngắn mạch của thiết bị chuẩn PV được đo ở mức 1 000 W/m^2 và được hiệu chỉnh về nhiệt độ và sự không phù hợp phổ giữa phổ của chùm ánh sáng mặt trời tự nhiên trực tiếp khi được đo bằng máy đo phổ bức xạ và phổ tiêu chuẩn xác định (TCVN 12678-3 (IEC 60904-3)). Đáp ứng phổ tương đối của thiết bị chuẩn PV cũng được xác định theo TCVN 12678-8 (IEC 60904-8).

A.5.2  Thiết bị

a) Một bệ đỡ, có thể được định hướng vuông góc với mặt trời với độ chính xác ± 0,5 ° trong suốt quá trình hiệu chuẩn.

b) Một máy đo bức xạ khoang, có thể truy nguyên đến WRR.

c) Một ống chuẩn trực cho thiết bị chuẩn PV có cùng góc quan sát với máy đo bức xạ khoang.

d) Khối lắp có kiểm soát nhiệt độ dùng cho thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn có khả năng duy trì nhiệt độ lớp tiếp giáp ở (25 ± 2) °C trong tất cả các lần hiệu chuẩn nếu không hiệu chỉnh nhiệt độ. Phân tích độ không đảm bảo đo giả thiết rằng việc hiệu chuẩn nhiệt độ được áp dụng và nhiệt độ ổn định trong phạm vi 0,2 °C trong thời gian thu thập dữ liệu trong tất cả các lần hiệu chuẩn.

...

...

...

f) Máy đo phổ bức xạ dùng để đo phổ bức xạ mặt trời trực tiếp bình thường có cùng góc quan sát với máy đo bức xạ khoang.

g) Một thiết bị để đo đáp ứng phổ tương đối của thiết bị chuẩn PV theo TCVN 12678-8 (IEC 60904-8) và là hàm của nhiệt độ.

A.5.3  Phép đo

Hiệu chuẩn theo tiêu chuẩn này chỉ được thực hiện cho ngày trong, nắng và không có mây nhìn thấy được bao phủ trong phạm vi 30° của mặt trời.

a) Lắp thiết bị chuẩn PV cần hiệu chỉnh với ống chuẩn trực, máy đo bức xạ khoang và máy đo phổ trên bệ đỡ bám theo.

b) Đo phổ bức xạ tương đối của mặt trời, E_meas(λ), sử dụng máy đo phổ bức xạ. Trong quá trình đo phổ bức xạ, thực hiện đồng thời các bước sau:

1) Đo đầu ra của máy đo bức xạ khoang, G_dir và kiểm tra xác nhận rằng cường độ bức xạ nằm trong khoảng từ 750 Wm^-^2 đến 1 100 Wm^-^2.

2) Đo dòng điện ngắn mạch I_SC của thiết bị chuẩn PV cần hiệu chuẩn.

3) Đo nhiệt độ thiết bị chuẩn PV, T_j.

...

...

...

c) Thực hiện tối thiểu năm lần lặp lại bước b) trong ít nhất ba ngày riêng biệt.

A.5.4  Phân tích dữ liệu

a) Thực hiện hiệu chỉnh công thức A.1, trong đó G_T là số đọc của máy đo bức xạ khoang đại diện cho cường độ bức xạ trực tiếp G_dir.

b) Lấy trung bình các giá trị hiệu chuẩn từ a) cho từng phép đo phổ bức xạ.

c) Hiệu chỉnh dữ liệu về 25 °C và chuyển dịch dữ liệu sang phổ chuẩn.

Hiệu chỉnh từng kết quả của bước b) đối với nhiệt độ và các hiệu ứng phổ theo công thức (A.16) cho CV_i theo công thức (A.17).

(A.16)

...

...

...

d) Lấy trung bình tất cả các CV_i cho từng ngày và tính CV trung bình số học bằng công thức (A.5).

e) Từ chối bất kỳ điểm nào đáp ứng các tiêu chí sau:

1) CV_i hơn 1,5 % từ CV;

2) Phạm vi I_SC lớn hơn 1,5 %;

3) Độ lệch chuẩn CV_i (T_j) > 1 %.

f) Kiểm tra xác nhận rằng có ít nhất 3 ngày dữ liệu với tối thiểu 5 bộ mỗi ngày của dữ liệu hợp lệ tồn tại. Nếu không thực hiện các phép đo bổ sung cho đến khi tiêu chí này được đáp ứng. Sử dụng 5 ngày dữ liệu với 10 bộ mỗi ngày của dữ liệu hợp lệ điển hình được sử dụng thu được độ lệch tiêu chuẩn CV giảm hơn nữa.

A.5.5  Ước lượng độ không đảm bảo đo

Bảng A.5 liệt kê giá trị điển hình của thành phần độ không đảm bảo đo đối với phương pháp ánh sáng mặt trời trực tiếp và dẫn đến độ không đảm bảo đo mở rộng kết hợp U₉₅ là 0,6 % (với hệ số phủ k=2).

Bảng A.5 - Thành phần độ không đảm bảo đo điển hình (k=2) của phương pháp ánh sáng mặt trời trực tiếp sử dụng hệ số hiệu chỉnh phổ phụ thuộc vào nhiệt độ (công thức (A.16)) mà không áp dụng hệ số hiệu chuẩn đối với WRR theo thang SI

...

...

...

0,34 %

Cường độ bức xạ trực tiếp được đo

< 0,18%

Hiệu chỉnh sự không phù hợp phổ

0,05 %

Độ không đảm bảo đo do hiệu chỉnh nhiệt độ thiết bị

< 0,1 %

Độ không đảm bảo đo mở rộng kết hợp

< 0,46 %

...

...

...

- TCVN 12678-8 (IEC 60904-8), Thiết bị quang điện - Phần 8: Phép đo đáp ứng phổ của thiết bị quang điện

- C.R. Osterwald, K.A. Emery, D.R. Myers, R.E. Hart “Primary reference cell calibrations at SERI: History and methods” Proc. 21st IEEE PVSC Orlando, PL, May 21-25 1990, 1062- 1067.

- K.A. Emery, C.R. Osterwald, L.L. Kazmerski, R.E. Hart “Calibration of primary terrestrial reference cells when compared with primary AM0 reference cells" Proc. 8th European PVSEC, Florence, Italy, May 9-12 1988 p. 64-68.

- C. Osterwald, K. Emery "Spectroradiometric Sun Photometry" Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 17 (200) 1171-1188.

- ASTM E 1125-10: Standard test method for calibration of primary non-concentrator terrestrial photovoltaic reference cells using a tabular spectrum

- ASTM E 1125-16: Standard test method for calibration of primary non-concentrator terrestrial photovoltaic reference cells using a tabular spectrum

- A Fehlmann, G Kopp, W Schmutz, R Winkler, W Finsterle, N Fox, metrologia 49, 2012, S34

- C.R. Osterwald, M. Campanelli, T. Moriarty, K.A. Emery, R. Williams "Temperature Dependent Spectral Mismatch Corrections," IEEE Journal of Photovoltaics 5, 2015, 1692-1697

- C.R. Osterwald, L. Ottoson, R. Williams, C. Mack, T. Moriarty, K.A. Emery, and D.H. Levi, "Primary Reference Cell Calibrations with Reduced Measurement Uncertainty," Proc. 44th IEEE Photovoltaic Spec. Conf., Washington, DC, June, 2017

...

...

...

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 9846, Solar energy - Calibration of a pyranometer using a pyrheliometer

[2] ISO 9847, Solar energy - Calibration of field pyranometers by comparison to a reference pyranometer

[3] ISO 9059, Solar energy - Calibration of field pyrheliometers by comparison to a reference pyrheliometer