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Helios 3198

Desarrollado por el IES-UPM y comercializado por Solar Added Value, el simulador solar Helios 3198 permite medir y clasificar paneles fotovoltaicos de concentración en condiciones “indoor” a través de la caracterización de la curva de potencia de los mismos y con costes operacionales contralados.

Los estudios llevados a cabo  por el Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (IES-UPM) han dado permitido desarrollar una solución global a la complejidad técnica que la medición de módulos CPV presenta como son: la necesidad de colimación, el control de la uniformidad en la irradiancia y la necesidad de controlar la distribución espectral de la fuente de luz durante la medida.

Esquema conceptual del simulador HELIOS® 3198

Esquema conceptual del simulador HELIOS® 3198

 

Por su parte Solar Added Value ha desarrollado industrialmente el simulador diseñando un sistema integral, robusto y de fácil instalación y uso. El sistema no sólo incluye la parte hardware sino que dispone de un software específico de control que puede adaptarse a las necesidades particulares de cada cliente como puede ser el dar respuesta a las necesidades de clasificación de módulos medidos en base a distintos parámetros seleccionados.

 

Requisitos fundamentales básicos para la medida indoor de módulos CPV

Uno de los aspectos esenciales para la caracterización “in-door” de módulos CPV es la necesidad de obtener una fuente de luz similar a la del sol. La caracterización de módulos de CPV implica la necesidad de colimar los rayos provenientes de la fuente de luz dada la limitada aceptancia angular de los mismos. SAV-HELIOS® 3198 permite caracterizar la curva I-V para cualquier módulo de concentración fotovoltaica mediante el uso de un espejo colimador de desarrollo propio.

A su vez el sistema ha sido diseñado para iluminar uniformemente la apertura del concentrador con una luz colimada cuya anchura remeda la del disco solar. Esto último resulta indispensable para poder detectar problemas en la fabricación y alineamiento de los componentes que componen el módulo.

Cabe destacar a su vez que el espectro de luz simulada por nuestro simulador es el adecuado para medir módulos fotovoltaicos equipados con células multi-unión, habiéndose fijado como referencia por la comunidad científica de CPV, el espectro de referencia AM1.5D.

El sistema se caracteriza a su vez por su versatilidad, pudiendo adoptar dos configuraciones diferentes dependiendo del tamaño del módulo y de la localización de la lámpara,  “on-axis” y “off-axis”. Esto dota al sistema de una gran versatilidad pudiéndose ajustar a las necesidades específicas de cada cliente.

Configuraciones de uso del simulador atendiendo al tamaño de los módulos a medir

Configuraciones de uso del simulador atendiendo al tamaño de los módulos a medir

 

Características técnicas fundamentales del simulador SAV-HELIOS 3198

SISTEMA DE ILUMINACIÓN FLASH:

  • Nivel de irradiancia ajustable desde 750-1100 W/m².
  • Uniformidad de irradiancia mejor que ± 5%.
  • Tamaño angular de fuente inferior a ± 0.4°.
  • Similaridad espectral: AM1.5D
  • Apto para uso con módulos células multunión III-V.
  • Colimador de 2 metros de diámetro útil.
  • Sistema de medida multi-flash de alta velocidad: >120 módulos/hora.

SOFTWARE ESPECÍFICO SEGÚN USO:

  • Nivel operario: uso en línea de producción.
  • Nivel usuario: configuración básica del sistema.
  • Nivel experto: control de especificaciones o uso en laboratorio.

CONFIGURACIÓN DEL SIMULADOR SEGÚN NECESIDADES:

  • Clasificación automática de los módulos según parámetros del cliente.
  • Lector de código de barras.
  • Pantalla táctil para facilitar su manejo.
  • Impresora de etiquetas con características técnicas.
  • Fácil integración con sistemas de trazabilidad y bases de datos.
  • Desarrollos de ingeniería auxiliar asociada disponible.

 

SAV-HELIOS 3198: Referencias

Gracias a su gran versatilidad SAV-HELIOS® 3198 se ha convertido, ya a día de hoy, en una herramienta indispensable tanto para la investigación científica como para su integración en líneas de producción de módulos de CPV.
Es sistema ya ha sido instalado y opera con éxito tanto en laboratorios de reconocido prestigio internacional como en empresas fabricantes del sector.

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Spectro-Heliometer

El SPETRO-HELIOMETER ICU-3J25 mide la irradiancia efectiva incidente en los distintos rangos espectrales de una célula multiunión, que son las que se utilizan de manera más habitual dentro de la industria CPV. Por lo general dichas células están compuestas por la conexión serie de tres sub-células (denominadas “top”, “middle” y “bottom” y normalmente compuestas por GaInP / GaInAs / Ge) de manera que cada una de ellas absorbe una determinada franja del espectro solar para realizar la transformación de energía fotónica a eléctrica.

Diseñado por el IES-UPM y comercializado por SAV, el uso del SPECTRO-HELIÓMETRO ICU-3J25 permite monitorizar la distribución espectral de una determinada fuente de luz (ej.el sol o lámpara de flash) de manera que se pueda predecir el rendimiento de la célula multiunión (o el dispositivo en el que queden integradas) bajo las condiciones unas condiciones de espectro determinadas.

SpectroHeliometer

SpectroHeliometer

Gráfica Spectro-Heliometer

Este proceso de calibración es fácilmente trazable incluso hasta referencias primarias utilizadas comúnmente en la industria fotovoltaica – como es la toma de medidas a gran altura en condiciones incluso de ausencia de atmósfera.

CALIBRACIÓN

Este sensor es calibrado tomando medidas a sol real días de atmósfera clara; posteriormente se comparan estos valores con medidas históricas previamente obtenidas con sensores de referencia que usan a su vez células componentes convenientemente calibradas.

FUNCIONAMIENTO
Debido al uso generalizado de dispositivos ópticos (lentes o espejos) junto con las células multiunión, el aprovechamiento de la fuente de luz de dispositivos CPV queda limitado a la radiación solar directa.

En el caso del ICU-3J25, el ángulo de apertura queda reducido mediante el uso de tubos de colimación de aperturas angulares determinadas. De esta forma que únicamente llega a las distintas sub-células la radiación directa de la fuente lumínica (sol o lámpara de flash).

Por este motivo, para el uso de este dispositivo en el exterior, se deberá montar el Spectro-heliómetro en un seguidor (generalmente de doble eje) de forma que este quede orientado perpendicularmente al sol en el momento de la/s medida/s. Para su uso en el análisis de otras fuentes de luz, será recomendable disponer de fuentes de luz colimada.

USOS RECOMENDADOS

  • Medición de condiciones espectrales de fuentes lumínicas (sol y otras fuentes de luz).
  • Validación de calibración de células multiunión (calibración en corriente)
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Helios 3030

SAV comercializa simuladores para caracterización de la curva de potencia de receptores fotovoltaicos, permitiendo a su vez una rápida clasificación de los mismos.

De manera más específica, los sistemas HELIOS 3030-XX han sido específicamente desarrollados para medir y clasificar células III-V (las más comúnmente utilizadas por la industria CPV) y entre niveles de irradiancia variables que pueden ir desde los 100 a los 1000 soles (1sol=1000W/m2). Paralelamente también pueden ser utilizados para la medición de células de paneles planos siempre y cuando estos dispongan de terminales soldados y fácilmente accesibles.

Bajo la gama HELIOS 3030-xx, SAV puede suministrar y configurar equipos electrónicos a medida para la medición de los siguientes formatos:
  • Cell-On-Carrier” ó (CC):  formado por la célula montada en su substrato y sus conectores.
  • Receivers” ó (CC+secondary optics): formados por la célula, su soporte y la óptica secundaria del conjunto.
  • Monomódulos” ó elementos formados por “receivers” junto con la óptica primaria (ya sea reflexiva o refractiva).
  • Células convencionales de Si: siempre que dispongan de terminales soldados fácilmente accesibles.

El equipo, y particularmente su software, están adaptados para su manejo, no sólo en laboratorios, sino también en líneas de producción por los que permite la medida automática de varias células a la vez, clasificándolas convenientemente atendiendo a las clases predefinidas por el usuario. Por lo que una alta productividad y fiabilidad queda garantizada con independencia de de la tipología de célula o nivel de concentración requerido.

SAV pone a disposición de sus clientes sus servicios de ingeniería que le permiten suministrar estos equipos atendiendo a las necesidades específicas para darle el de automatización necesaria para la correcta integración en líneas de producción.