PV کیلیبریشن: سولر سیمولیٹر کیلیبریٹ کیسے کریں

مختصر جواب: سولر سمیلیٹر کیلیبریٹ کرنا ہی وہ چیز ہے جو آپ کی لائن سے پیدا ہونے والی ہر ماڈیول ریٹنگ کو ٹریس ایبل بناتی ہے۔ کیلیبریشن سمیلیٹر کی شعاع ریزی اور سپیکٹرم کو ایک حوالہ ڈیوائس کے خلاف سیٹ کرتی ہے تاکہ 1000 W/m2 اور 25 °C پر پیمائش کا مطلب آپ کی لائن پر وہی ہو جو سرٹیفیکیشن لیبارٹری میں ہوتا ہے۔ طریقہ کار IEC 60904 کی پیروی کرتا ہے اور اس میں ایک حوالہ سیل یا ماڈیول شامل ہوتا ہے جس کی کیلیبریشن معلوم ہو، جسے سمیلیٹر کے نیچے ناپا جاتا ہے اور اس کی بیان کردہ قدر سے موازنہ کیا جاتا ہے۔ اہم تقاضے ٹیسٹ پلین میں مستحکم شعاع ریزی، حوالہ سے مماثل سپیکٹرم، اور کنٹرول شدہ درجہ حرارت ہیں۔ عام کام کرنے والی اقدار میں 200 W سے 500 W کی حد میں کیلیبریٹ شدہ حوالہ ڈیوائس اور تقریباً 1 A تک کرنٹ کی پیمائش شامل ہے۔ جو سمیلیٹر کیلیبریشن سے ہٹ جائے وہ بلند آواز میں ناکام نہیں ہوتا؛ یہ خاموشی سے ماڈیولز کو غلط ریٹ کرتا ہے، اسی لیے کیلیبریشن کا وقفہ ایک تعمیل آئٹم ہے۔

PV ماڈیول مینوفیکچرنگ · از جیری، Ooitech

تعارف: کیوں سولر سمیولیٹر کیلیبریشن اہمیت رکھتی ہے

فوٹو وولٹک ماڈیول ٹیسٹنگ میں، قابل اعتماد پیمائش ایک چیز سے شروع ہوتی ہے: ایک مناسب طریقے سے کیلیبریٹ شدہ سولر سیمولیٹر۔ اگر سیمولیٹر کی آؤٹ پٹ کو درست طریقے سے کنٹرول نہ کیا جائے، تو ماپا گیا ماڈیول پاور، کرنٹ، اور کارکردگی سب اصل قدر سے ہٹ سکتے ہیں۔ ایسی مارکیٹ میں جہاں 500 W اور اس سے زیادہ پاور کے ماڈیولز پہلے ہی عام ہیں، 0.5% کی غلطی بھی تجارتی لحاظ سے اہم بن سکتی ہے۔

سولر سیمولیٹر ایک ایسا آلہ ہے جو کنٹرول شدہ لیبارٹری حالات میں سورج کی روشنی کو دوبارہ پیدا کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ یہ PV ماڈیول کی کارکردگی کی جانچ کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے، خاص طور پر STC، یا Standard Test Conditions کے تحت۔ سادہ الفاظ میں، یہ پیشہ ورانہ PV برقی جانچ کے پیچھے بنیادی روشنی کا ذریعہ ہے۔

شکل 1 A+ A+ A+ سولر سیمولیٹر

تصویر کا ماخذ: انٹرنیٹ

STC کے تحت Irradiance کیلیبریشن

زیادہ تر لیبارٹری کیلیبریشن کے کام کے لیے، پہلا ہدف irradiance ہے۔ STC کے تحت، سیمولیٹر کو 1000 W/m² پر ایڈجسٹ کیا جانا چاہیے، AM1.5G سپیکٹرم اور 25°C کے سیل درجہ حرارت کے ساتھ۔

PV انڈسٹری میں، ایک WPVS سیل عام طور پر Primary Reference Deviceکے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ مستند میٹرولوجی ادارے جیسے PTB یا NREL AM1.5G اور 1000 W/m² irradiance کے تحت WPVS سیل کا کیلیبریٹ شدہ شارٹ سرکٹ کرنٹ، یا Isc، فراہم کرتے ہیں۔ یہ کیلیبریشن ویلیو International System of Units تک قابلِ سراغ ہے، اور اس کی غیر یقینی صورتحال تقریباً 0.5% تک کم ہو سکتی ہے۔

اس قابلِ سراغ ہونے اور استحکام کی وجہ سے، WPVS سیل اکثر کم غیر یقینی کیلیبریشن ویلیو کو ثانوی ریفرنس آلات میں منتقل کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

تاہم، ماڈیول کی سطح پر سولر سیمولیٹر کیلیبریشن صرف سافٹ ویئر میں ایک نمبر سیٹ کرنے کے بارے میں نہیں ہے۔ ٹیسٹ ایریا بڑا ہوتا ہے، اکثر تقریباً 2.6 m × 1.5 m یا حتیٰ کہ 3 m × 2 m۔ حتمی irradiance ایڈجسٹمنٹ سے پہلے، ٹیسٹ پلین پر irradiance کی تقسیم کو نقطہ بہ نقطہ ماپا جانا چاہیے۔ IEC 60904-9 کے مطابق، غیر یکسانی کے ٹیسٹ ایریا کو سیمولیٹر ٹیسٹ ایریا کے کم از کم 80% کا احاطہ کرنا چاہیے۔ اس کے بعد، پورے ٹیسٹ پلین کی اوسط irradiance کا حساب لگایا جا سکتا ہے اور اسے کیلیبریشن کی بنیاد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

شکل 2 WPVS سیل

تصویر کا ماخذ: انٹرنیٹ

WPVS ریفرنس سیل کی نگرانی: پوزیشن کی چھوٹی غلطیاں اہم ہیں

کیلیبریشن کے دوران، WPVS سیل عام طور پر ریفرنس سیل کی پوزیشن پر رکھا جاتا ہے تاکہ سیمولیٹر کے آپریشن کے دوران حقیقی وقت میں irradiance کی نگرانی کی جا سکے۔ WPVS سیل سے آنے والا کرنٹ سگنل ایک ایمپلیفائر یا ریزسٹر کے ذریعے وولٹیج سگنل میں تبدیل ہوتا ہے، اور پھر سیمولیٹر سسٹم کے ذریعے پڑھا جاتا ہے۔

کیلیبریشن متعلقہ سافٹ ویئر پیرامیٹر کو ایڈجسٹ کرکے مکمل کی جاتی ہے۔ مثال کے طور پر، کچھ Halm سیمولیٹرز کیلیبریشن ویلیو سیٹنگ استعمال کرتے ہیں، جبکہ کچھ Pasan سسٹمز sensitivity سیٹنگز استعمال کرتے ہیں۔ کچھ سسٹمز میں، کرنٹ اور sensitivity کے درمیان تعلق براہ راست ایک کنورژن فارمولے کے طور پر دیا جاتا ہے۔

لیکن ایک آسانی سے نظر انداز ہونے والی تفصیل ہے: ریفرنس سیل اکثر مرکزی ٹیسٹ ایریا کے باہر رکھا جاتا ہے۔ اس پوزیشن پر irradiance ماڈیول ٹیسٹ پلین پر اوسط irradiance سے کم ہو سکتی ہے۔ اگر میٹرولوجی ویلیو کو معاوضے کے بغیر براہ راست استعمال کیا جائے، تو ماڈیول ٹیسٹ ایریا میں حقیقی irradiance بہت زیادہ ہو سکتی ہے، جو ماپی گئی پاور کو متاثر کرے گی۔

یہاں تک کہ اگر ریفرنس سیل ٹیسٹ ایریا کے اندر رکھا جائے، تب بھی مسئلہ مکمل طور پر ختم نہیں ہوتا۔ A+ کلاس سیمولیٹر کے لیے جس میں غیر یکسانی 1% سے کم ہو، ریفرنس سیل اکثر ٹیسٹ زون کے کنارے کے قریب رکھا جاتا ہے۔ یہ پھر بھی تقریباً 0.5% سے 1% کا انحراف پیدا کر سکتا ہے۔ PV ٹیسٹنگ میں، یہ کوئی چھوٹا نمبر نہیں ہے۔

ریفرنس سیل کے درجہ حرارت کو بھی 25°Cکے قریب کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے۔ اگرچہ Isc کا درجہ حرارت کا گتانک عام طور پر نسبتاً چھوٹا ہوتا ہے، درجہ حرارت کے اتار چڑھاؤ پھر بھی پیمائش کی غیر یقینی صورتحال میں حصہ ڈالتے ہیں۔ اگر درستگی ہدف ہے، تو درجہ حرارت کے اثر کو جتنا ممکن ہو کم کیا جانا چاہیے۔

شکل 3 سولر سیمولیٹر ٹیسٹ ایریا اور ریفرنس سیل کی پوزیشن

مختلف Irradiance لیولز پر کیلیبریشن

WPVS سیلز صرف مستحکم نہیں ہوتے؛ وہ اچھی لکیریت بھی پیش کرتے ہیں۔ یہ انہیں مختلف روشنی کی شدت کی سطحوں پر سیمولیٹر irradiance کیلیبریٹ کرنے کے لیے مفید بناتا ہے۔ مثال کے طور پر، اگر ہدف irradiance 200 W/m²ہے، تو 1000 W/m² پر کیلیبریٹ شدہ Isc ویلیو کو 0.2 سے ضرب دے کر متوقع ریفرنس کرنٹ حاصل کیا جا سکتا ہے۔

xenon-lamp سولر سیمولیٹرز کے لیے، بڑی irradiance تبدیلیاں اکثر مختلف فلٹرز کے ذریعے حاصل کی جاتی ہیں۔ فلٹرز تبدیل کرنے کے بعد، irradiance کی غیر یکسانی کو دوبارہ ماپنے کی سفارش کی جاتی ہے، کیونکہ آپٹیکل تقسیم شدت کے ساتھ ساتھ بدل سکتی ہے۔

سپیکٹرل کیلیبریشن: xenon اور LED سیمولیٹرز

xenon سولر سیمولیٹرز کے لیے، سپیکٹرم بنیادی طور پر لیمپ سورس اور آپٹیکل فلٹرز سے طے ہوتا ہے۔ زیادہ تر لیبارٹریوں میں، سپیکٹرم کو آزادانہ طور پر ایڈجسٹ نہیں کیا جا سکتا۔ لہٰذا، صحیح طریقہ یہ ہے کہ ایک کیلیبریٹ شدہ سپیکٹرو میٹر استعمال کرکے ٹیسٹ ایریا میں کئی پوزیشنوں پر سپیکٹرم کی پیمائش کی جائے۔ IEC 60904-4 کے مطابق، کم از کم چار پیمائشی پوائنٹس درکار ہیں۔

کلید یہ نہیں ہے کہ سپیکٹرم کو صرف ایک جگہ پر بہترین دکھایا جائے، بلکہ یہ تصدیق کرنا ہے کہ سیمولیٹر متعلقہ ٹیسٹ ایریا پر مطلوبہ سپیکٹرل کلاس کو پورا کرتا ہے۔

شکل 4 سپیکٹرل پیمائش کی پوزیشنز

LED پر مبنی سولر سیمولیٹرز زیادہ لچکدار ہوتے ہیں۔ ان کی سپیکٹرل تقسیم عام طور پر سافٹ ویئر کے ذریعے ایڈجسٹ کی جا سکتی ہے، جس سے IEC 60904-9 میں A+ سپیکٹرل تقاضوں کو پورا کرنا آسان ہو جاتا ہے۔ پھر بھی، سپیکٹرل انحراف، جس پر اکثر SPD سے متعلق تشخیص کے ذریعے بحث کی جاتی ہے، کو جتنا ممکن ہو کم رکھا جانا چاہیے۔

ایک عملی تشویش یہ ہے کہ LED سیمولیٹرز عام طور پر متعدد LED سرکٹ بورڈز سے بنائے جاتے ہیں۔ یہ ٹیسٹ پلین پر نمایاں سپیکٹرل غیر یکسانی کا باعث بن سکتا ہے۔ اس وجہ سے، صرف کم از کم تقاضے پر انحصار کرنے کے بجائے زیادہ پوائنٹس کی پیمائش کرنا بہتر ہے۔

ایک اور اہم نکتہ: LED سیمولیٹرز فلٹرز کے بغیر بڑی irradiance تبدیلیاں حاصل کر سکتے ہیں، لیکن مختلف irradiance لیولز پر ان کا سپیکٹرم پھر بھی بدل سکتا ہے۔ جب بھی irradiance سیٹنگ نمایاں طور پر تبدیل ہو، سپیکٹرم کو دوبارہ چیک کیا جانا چاہیے بجائے اس کے کہ یہ فرض کیا جائے کہ یہ unchanged رہے گا۔

خلاصہ: کیلیبریشن PV پیمائش کی بنیاد ہے

سولر سمیلیٹر کیلیبریشن درست PV ماڈیول ٹیسٹنگ کی بنیادوں میں سے ایک ہے۔ لیبارٹری میں، بنیادی مقصد درست پیمائش حاصل کرنا اور پھر اعلیٰ معیار کی کیلیبریشن ویلیوز کو ثانوی حوالہ جاتی آلات میں منتقل کرنا ہے۔

پروڈکشن لائنوں میں، کیلیبریشن کی حکمت عملی مختلف ہو سکتی ہے کیونکہ رفتار، دہرائے جانے کی صلاحیت، آلات کی استحکام، اور فیکٹری کے عمل کا کنٹرول سب پیمائش کے نظام کا حصہ بن جاتے ہیں۔ لیکن بنیادی اصول وہی رہتا ہے: روشنی کے منبع کو کنٹرول، تصدیق اور سمجھا جانا چاہیے۔

تابکاری کی شدت کی کیلیبریشن اور طیفی پیمائش دونوں کے لیے محتاط کام درکار ہے۔ حوالہ جاتی سیل کی پوزیشن، ٹیسٹ کے علاقے کی غیر یکسانیت، فلٹر کی تبدیلیاں، LED کی طیفی تقسیم، اور درجہ حرارت کا کنٹرول سب حتمی پاور کے نتیجے کو متاثر کر سکتے ہیں۔ PV ٹیسٹنگ میں، چھوٹی غلطیاں زیادہ دیر تک چھوٹی نہیں رہتیں۔

Ooitech کا نقطہ نظر

سولر ماڈیول پروڈکشن لائنوں کے ساتھ کام کرنے والے ایک آلات فراہم کنندہ کے طور پر، Ooitech سولر سمیلیٹر کیلیبریشن کو ایک بار کی ترتیب نہیں بلکہ پوری فیکٹری کوالٹی کنٹرول سسٹم کا حصہ سمجھتا ہے۔ ہائی تھرو پٹ ماڈیول مینوفیکچرنگ کے لیے، IV ٹیسٹر اور سولر سمیلیٹر کو واضح کیلیبریشن روٹینز، مستحکم حوالہ جاتی آلات، اور عملی آپریٹر تربیت کے ساتھ ہم آہنگ ہونا چاہیے؛ ورنہ، لیبارٹری کی درستگی پروڈکشن لائن کی دہرائے جانے کی صلاحیت میں تبدیل نہیں ہو سکتی۔ اصل چیلنج درستگی کو روزانہ مینوفیکچرنگ کی کارکردگی کے ساتھ متوازن کرنا ہے، خاص طور پر جب جدید ماڈیول ٹیکنالوجیز اور زیادہ پاور ریٹنگز چھوٹے پیمائشی انحرافات کو زیادہ نمایاں بنا دیتی ہیں۔