Исследовательское сообщество пришло к единому мнению по поводу тестирования фотоэлектрических систем для использования внутри помещений

Международная группа из 73 исследователей разработала стандартизированные рекомендации по измерению производительности, надежности и стабильности фотоэлектрических устройств для использования внутри помещений. Рекомендации направлены на повышение единообразия измерений в лабораториях и ускорение перехода фотоэлектрических технологий для использования внутри помещений от исследовательских к коммерческим.

Международная группа из 73 исследователей разработала набор передовых методов оценки производительности и надежности внутренних фотоэлектрических элементов, чтобы внести больше ясности и единообразия в эту область, которая в настоящее время характеризуется разрозненными и противоречивыми стандартами.

«Наше исследование представляет собой первый в своей области консенсус по оценке производительности и стабильности внутренних фотоэлектрических систем, предназначенных для получения энергии от внутреннего освещения. Объединив усилия экспертов из научных кругов, метрологических институтов и промышленных предприятий из 22 стран, исследователи разработали комплексную систему стандартизированных измерений, — рассказал автор исследования Томас Браун.

«Основные рекомендации касаются выбора подходящих эталонных источников света для помещений, спектров и уровней интенсивности на основе анализа рынков освещения и нормативных требований, чтобы условия тестирования точно соответствовали тем, в которых устройства работают в реальных условиях внутри помещений. В исследовании также представлены протоколы для оценки долгосрочной стабильности — области, которой уделялось мало внимания в предыдущих практиках тестирования», — добавил он.

Ученые объяснили, что, несмотря на то, что Международная электротехническая комиссия (МЭК) в 2023 году представила первую техническую спецификацию для измерения эффективности фотоэлектрических систем в помещениях — IEC TS 62607-7-2:2023, — различия в освещении помещений по-прежнему затрудняют объективную оценку их эффективности. Чтобы решить эту проблему, группа экспертов предложила единый эталонный спектр и уровень освещенности в качестве оптимального стандарта, а также рекомендовала альтернативные условия тестирования, учитывающие разнообразие условий освещения в зданиях. Стандарт также охватывает процедуры измерения, калибровки и маскировки, а также вводит тесты на стабильность ядра, которых раньше не было.

Группа рекомендовала перейти к стандартизированным условиям освещения, чтобы сделать измерения эффективности фотоэлектрических систем в помещениях более последовательными и сопоставимыми. Поскольку флуоресцентное освещение постепенно выводится из эксплуатации во всем мире, исследователи определили белые светодиоды как наиболее подходящую эталонную технологию для тестирования фотоэлектрических систем в помещениях. Несмотря на то, что в настоящее время в качестве эталонной технологии Международной электротехнической комиссии используется спектр светодиодов B-4 с цветовой температурой 5000 К, в качестве будущего стандарта они предложили спектр светодиодов B-3 с цветовой температурой 4000 К. Рекомендация отражает текущие рыночные тенденции: освещение с цветовой температурой 4000 К особенно распространено в коммерческих и других нежилых помещениях.

Исследователи также рекомендовали использовать светонепроницаемые испытательные камеры с контролируемым отражением, псевдоколлимированную светодиодную подсветку и измерительное оборудование, способное регистрировать очень низкие токи, вырабатываемые фотоэлектрическими элементами, установленными внутри помещений. По их словам, интенсивность света можно регулировать электрически, оптически или изменяя расстояние между лампой и устройством, при этом предпочтительнее использовать электрическое управление, несмотря на возможные спектральные отклонения.

Они также рекомендовали использовать светодиодные источники, максимально приближенные к эталонному спектру, давать источникам достаточно времени для стабилизации и обеспечивать равномерное освещение по всей площади измерения. Для точной калибровки освещенности и энергетической освещенности они предложили использовать эталонные ячейки, спектрорадиометры или люксметры, при этом использование эталонных ячеек считается наиболее эффективным подходом. Они также рекомендовали использовать приборы, калибровка которых соответствует требованиям национальных метрологических институтов, и по возможности измерять абсолютную спектральную энергетическую освещенность. Тщательная маскировка фотоэлектрических элементов также была признана «необходимой», особенно для небольших устройств, чтобы свести к минимуму ошибки, вызванные рассеянным светом и краевыми эффектами.

Для проверки стабильности команда рекомендует проводить тест на светопропускание при освещенности 1000 лк, при которой деградация более заметна, а более высокие уровни освещенности можно использовать для ускоренного старения. Дополнительные протоколы включают тестирование в темноте и циклическое включение и выключение света для оценки деградации, восстановления и производительности в условиях, приближенных к реальным.

Поскольку деградация фотоэлектрических элементов в помещении может происходить медленно, исследователи также рекомендуют проводить испытания в течение не менее 1000 часов, если устройство не достигает 80 % от своей первоначальной эффективности, а для ускорения деградации использовать более высокий уровень освещенности. В конечном счете они назвали полевые испытания в реальных условиях «необходимыми» для разработки ускоренных протоколов, способных достоверно прогнозировать срок службы и степень деградации различных фотоэлектрических технологий для использования внутри помещений.

Предлагаемые рекомендации описаны в статье «Лучшие практики измерения производительности и стабильности фотоэлектрических устройств для использования внутри помещений», опубликованной в журнале Nature Energy. «Авторы считают, что эта публикация знаменует собой важную веху для сообщества, которое быстро росло по мере распространения маломощной электроники и фотоэлектрических технологий для использования внутри помещений. Заявление о консенсусе, в котором изложены общепринятые практики, закладывает основу для стандартных испытаний и открывает путь к более сложным методам, применимым в более широком диапазоне условий освещения», — заключили авторы.

В международную команду вошли ученые из итальянского Университета Тор Вергата, испанского Университета Ровира и Виргили, японского Университета Тоин в Йокогаме, немецкого Исследовательского центра Юлиха и австралийского Университета Эдит Коуэн и других.

Аккумулятор FIAMM FG 21202 https://invertory.ru/product/fiamm-fg-21202/