फोटोवोल्टिक्स में सौर सिम्युलेटर: मूल सिद्धांत और मापन प्रौद्योगिकी

एक सौर सेल कोई सार्वभौमिक प्रकाश मीटर नहीं है, बल्कि एक वर्णक्रमीय रूप से चयनात्मक परिवर्तक है: यह यह उत्तर नहीं देता कि उस पर कितना विकिरण पड़ता है, बल्कि यह कि कौन-सा विकिरण पड़ता है। इसलिए एक सौर सिम्युलेटर को केवल 1000 W/m² की कुल विकिरण तीव्रता उत्पन्न करने से कहीं अधिक करना होता है - इसे मानकीकृत संदर्भ स्पेक्ट्रम AM1.5G के पर्याप्त निकट एक वर्णक्रमीय वितरण पुनरुत्पादित करना होता है। केंद्रीय चुनौती यह है कि विचलन तीन स्वतंत्र आयामों - वर्णक्रमीय मिलान, स्थानिक एकरूपता और कालिक स्थिरता - के साथ होते हैं, जो एक-दूसरे की भरपाई नहीं करते। केवल IEC 60904-9 के अंतर्गत इन तीन राशियों का मानकीकृत वर्गीकरण ही सौर सेलों और मॉड्यूलों पर दक्षता मापनों को प्रयोगशालाओं, निर्माताओं और प्रमाणन निकायों में तुलनीय बनाता है।

फोटोवोल्टिक्स 2025 में पहली बार विश्व की सबसे बड़ी स्थापित विद्युत-उत्पादन प्रौद्योगिकी बन गई: अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी की Global Energy Review 2026 (IEA, 2026) के अनुसार, वैश्विक अतिरिक्त क्षमता पहली बार 600 गीगावाट से आगे निकल गई, संचयी क्षमता लगभग 2,800 गीगावाट तक पहुंच गई, और सौर ऊर्जा ने विश्व की नई नवीकरणीय उत्पादन क्षमता के तीन-चौथाई से अधिक हिस्से का प्रतिनिधित्व किया। परीक्षण एवं मापन प्रौद्योगिकी के लिए प्रासंगिक कहानी मात्रा नहीं बल्कि इसके पीछे की तकनीकी विविधता है: क्रिस्टलीय सिलिकॉन के साथ-साथ हेटेरोजंक्शन सेल, CdTe और CIGS पर आधारित थिन-फिल्म सिस्टम, तथा पेरोव्स्काइट-सिलिकॉन टेंडम सेल स्थापित हो रहे हैं, साथ ही बाइफेशियल मॉड्यूल की बढ़ती हिस्सेदारी भी।

तकनीकी परिणाम एक स्पष्ट श्रृंखला का अनुसरण करता है: बढ़ती मॉड्यूल विविधता और उच्चतर सेल दक्षताएं परीक्षण परिणामों की परीक्षण स्रोत के वर्णक्रमीय विचलन के प्रति संवेदनशीलता को बढ़ाती हैं। प्रत्येक अतिरिक्त सामग्री वर्ग - थिन-फिल्म, बाइफेशियल, टेंडम - अपना स्वयं का वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया वक्र लाता है, जो प्रभावी रूप से एक सौर सिम्युलेटर को उपलब्ध त्रुटि सीमा को 1980 के दशक के सरल मोनोक्रिस्टलीय सिलिकॉन सेल की तुलना में संकीर्ण कर देता है, जिनके लिए मूल मानक तैयार किए गए थे।

सौर सिमुलेशन में पांच विकास मापन कार्य को बदल रहे हैं:

• गैस-डिस्चार्ज लैंप से LED प्रौद्योगिकी की ओर संक्रमण। LED सिम्युलेटर जेनॉन और मेटल-हैलाइड सिस्टम को तेजी से प्रतिस्थापित कर रहे हैं क्योंकि वे लंबे जीवनकाल, कम रखरखाव, तथा वर्णक्रमीय आकार प्रदान करते हैं जो प्रकाशीय के बजाय विद्युतीय रूप से समायोज्य है। इसका परिणाम परीक्षण फोकस का फिल्टर ऑप्टिक्स से इलेक्ट्रॉनिक चैनल नियंत्रण और अलग-अलग LED समूहों के सॉफ्टवेयर-आधारित वर्णक्रमीय अंशांकन की ओर स्थानांतरण है।
• A+ वर्ग और वैकल्पिक वर्णक्रमीय मेट्रिक्स का परिचय। IEC 60904-9:2020 ने मूल्यांकन कठोरता को दोगुना कर दिया और SPC/SPD पेश किया, एक उपकरण जो विशेष रूप से गैप्ड LED स्पेक्ट्रा द्वारा बिन वर्गीकरण की औपचारिक पूर्ति का प्रतिकार करता है। इससे उपकरण निर्माताओं के लिए दस्तावेज़ीकरण प्रयास बढ़ता है, जिन्हें भविष्य में केवल वर्ग पदनाम ही नहीं बल्कि कवरेज और विचलन मान भी पारदर्शी रूप से बताने होंगे।
• टेंडम प्रौद्योगिकियों के लिए मल्टी-सोर्स सिस्टम। पेरोव्स्काइट-सिलिकॉन टेंडम मॉड्यूल के बाजार प्रवेश के साथ, कई दर्जन स्वतंत्र रूप से नियंत्रणीय वर्णक्रमीय चैनलों और 1,600 nm से अधिक विस्तारित तरंगदैर्घ्य परास वाले सिम्युलेटर सामने आ रहे हैं। इससे सिम्युलेटर अंशांकन और सेल अभिलक्षणीकरण के बीच घनिष्ठ युग्मन उत्पन्न होता है, क्योंकि वर्णक्रमीय सेटिंग प्रत्येक उप-सेल के लिए अलग से निर्धारित की जानी चाहिए।
• बाइफेशियल परीक्षण प्रक्रियाएं। तकनीकी विनिर्देश IEC TS 60904-1-2 सिम्युलेटेड और प्राकृतिक विकिरणन के अंतर्गत बाइफेशियल मॉड्यूल को मापने की प्रक्रियाओं को औपचारिक रूप देता है। इससे पिछली सतह के विकिरणन के लिए अतिरिक्त सेंसर मांग तथा ऐसे परीक्षण स्टैंड की बढ़ती आवश्यकता उत्पन्न होती है जो नियंत्रित रूप से मॉड्यूल के दोनों पक्षों को एक साथ प्रकाशित कर सकें।
• अस्थिर सामग्रियों के लिए स्थिरीकृत शक्ति प्रोटोकॉल। पेरोव्स्काइट और अन्य मेटास्टेबल सेल प्रौद्योगिकियों के लिए, निरंतर प्रकाशन और समय-विभेदित शक्ति स्थिरीकरण वाले सर्वसम्मत परीक्षण प्रोटोकॉल स्थापित हो रहे हैं। इसका परिणाम शास्त्रीय फ्लैश मापन के शुद्ध स्नैपशॉट से हटकर मिनटों से घंटों तक प्रलेखित शक्ति वक्र की ओर बदलाव है।

इस अनुप्रयोग क्षेत्र के लिए बाजार आकार, विकास दर एवं स्रोत पृष्ठ पर संक्षेपित किए गए हैं यूवी प्रौद्योगिकी का बाजार विकास।

सोलर सिम्युलेटर एक कृत्रिम प्रकाश उत्पन्न करता है जो परिभाषित वायुमंडलीय परिस्थितियों में प्राकृतिक सूर्य के प्रकाश की वर्णक्रमीय विकिरण तीव्रता को पुनरुत्पादित करता है। संदर्भ मात्रा AM1.5G स्पेक्ट्रम (Air Mass 1.5, Global) है, जो एक वायुमंडलीय मॉडल से गणनात्मक रूप से व्युत्पन्न स्पेक्ट्रम है, जो 48.2° के सौर जेनिथ कोण पर मध्य-यूरोपीय से उत्तर अमेरिकी अक्षांशों का प्रतिनिधित्व करता है और जिसे 1000.4 W/m² (ASTM G173-03) की समाकलित विकिरण तीव्रता के लिए सामान्यीकृत किया गया है। एक प्रकाश स्रोत - सामान्यतः एक गैस-डिस्चार्ज लैंप या अनेक LED का संयोजन - को प्रकाशिकी, फ़िल्टर और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स के माध्यम से इस प्रकार आकार दिया जाता है कि नमूना तल में तीव्रता, स्पेक्ट्रम और एकरूपता इस संदर्भ स्पेक्ट्रम के यथासंभव निकट हों।

भौतिक दृष्टि से महत्वपूर्ण यह है कि एक सोलर सेल स्वयं विकिरण तीव्रता का समाकलन नहीं करता, बल्कि वर्णक्रमीय विकिरण तीव्रता और सेल की तरंगदैर्घ्य-आश्रित वर्णक्रमीय प्रतिक्रियाशीलता के गुणनफल का समाकलन करता है। समान कुल विकिरण तीव्रता किंतु भिन्न स्पेक्ट्रम वाले दो प्रकाश स्रोत एक ही सेल पर भिन्न फोटोकरंट उत्पन्न करते हैं। इसलिए सोलर सिम्युलेटर को लैंप के आउटपुट पर नहीं, बल्कि नमूना तल में, एक अनुरेखणीय रूप से अंशांकित संदर्भ सोलर सेल या स्पेक्ट्रोरेडियोमीटर का उपयोग करके अंशांकित किया जाता है।

गैस-डिस्चार्ज लैंप ऐतिहासिक रूप से प्रमुख रहे हैं, क्योंकि जब पहला प्रासंगिक मानक ASTM E927 (1979) तैयार किया गया था, तब वे ही एकमात्र उपलब्ध स्रोत थे जिनका वर्णक्रम सूर्य के समान पर्याप्त रूप से व्यापक-बैंड था (ASTM E927-19)। लगभग दो दशकों से, LED-आधारित प्रणालियाँ लगातार स्थापित हो रही हैं और अब उत्पादन लाइनों तथा प्रयोगशालाओं में पारंपरिक ज़ीनॉन तकनीक का स्थान ले रही हैं।

अपनी नैसर्गिक व्यापक-बैंड विशेषताओं के कारण, ज़ीनॉन लैंप बड़े-क्षेत्र मॉड्यूल उत्पादन में अभी भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, परंतु उन्हें वर्णक्रमीय फ़िल्टरिंग के माध्यम से नियमित पुनःसमायोजन की आवश्यकता होती है, क्योंकि उनकी उत्सर्जन रेखाएँ, विशेष रूप से 800 nm से ऊपर, वर्गीकरण को खराब करती हैं (IEC 60904-9:2020)। PV मॉड्यूल की धारा-वोल्टता वक्रों के तुलनात्मक मापनों में, LED प्रणालियों ने कम से कम ज़ीनॉन स्रोतों के समतुल्य प्रदर्शन दिखाया है, और स्थिरता तथा वर्णक्रमीय लचीलेपन में कभी-कभी उनसे बेहतर भी (Chojniak et al., 2024)।

सोलर सिम्युलेटर का मूल्यांकन किसी एक आंकड़े से नहीं, बल्कि कई परस्पर स्वतंत्र भौतिक राशियों से किया जाता है:

• वर्णक्रमीय अनुरूपता यह दर्शाती है कि परिभाषित तरंगदैर्घ्य अंतरालों में सिम्युलेटर की विकिरण तीव्रता AM1.5G संदर्भ स्पेक्ट्रम से कितनी अच्छी तरह मेल खाती है। यह निर्णायक होती है क्योंकि किसी सेल का मापा गया फोटोकरंट स्रोत स्पेक्ट्रम और सेल प्रतिक्रिया के अतिव्यापन समाकल पर निर्भर करता है - न कि स्रोत की कुल शक्ति पर।
• स्थानिक असमरूपता परीक्षण क्षेत्र में विकिरण तीव्रता की भिन्नता को मात्रात्मक रूप से दर्शाती है। यह मुख्यतः बड़े मॉड्यूलों और श्रृंखला में जुड़ी सेल स्ट्रिंगों को प्रभावित करती है, क्योंकि सबसे कमज़ोर प्रकाशित उप-क्षेत्र कुल धारा को सीमित कर सकता है।
• कालिक अस्थिरता मापन के दौरान विकिरण तीव्रता में होने वाली भिन्नताओं को दर्शाती है। स्पंदित सिम्युलेटरों के लिए यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि फ्लैश ट्यूब के उभार और क्षय के दौरान लैंप स्पेक्ट्रम और तीव्रता निरंतर बदलती रहती हैं।
• कुल विकिरण तीव्रता को 1000 W/m² के संदर्भ मान पर सेट किया जाना चाहिए, क्योंकि सोलर सेल का अभिलक्षण वक्र विकिरण तीव्रता पर अरैखिक रूप से निर्भर करता है; एक विचलन सभी वक्र पैरामीटरों को आनुपातिक रूप से प्रभावित नहीं करता।
• सेल तापमान को स्पेक्ट्रम और तीव्रता के साथ मानक परीक्षण स्थितियों (STC) के तीसरे निर्देशांक के रूप में निर्धारित किया गया है (25 °C)। क्रिस्टलीय सिलिकॉन सेलों की दक्षता सामान्यतः तापमान में प्रत्येक केल्विन वृद्धि पर 0.3 से 0.5 प्रतिशत बिंदु तक घट जाती है, इसलिए अपर्याप्त तापमान नियंत्रण मापन परिणामों को विकृत कर देता है, जबकि यह स्पेक्ट्रम में दिखाई नहीं देता।
• संदर्भ और परीक्षण सेल की वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया स्रोत स्पेक्ट्रम के साथ मिलकर वर्णक्रमीय बेमेल कारक निर्धारित करती है (नीचे दिया गया अनुभाग देखें)। यह किसी सेल प्रकार का स्थिर गुण नहीं है, बल्कि परत संरचना, संपुटन और जीर्णन स्थिति पर निर्भर करता है।

व्यवहार में सबसे आम भ्रांति लैंप की विद्युत शक्ति को प्रकाशीय विकिरण तीव्रता के बराबर मान लेना है। ये दोनों राशियाँ रैखिक रूप से जुड़ी नहीं होतीं: लैंप की इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल दक्षता प्रचालन समय, जीर्णन, फ़िल्टर की स्थिति और तापमान के साथ बदलती है, इसलिए नाममात्र रूप से स्थिर विद्युत शक्ति भी अस्थिर प्रकाशीय विकिरण तीव्रता उत्पन्न कर सकती है। इसी प्रकार, केवल उद्भासन समय का कोई अर्थ नहीं है जब तक यह स्पष्ट न हो कि वह किस विकिरण तीव्रता से संबंधित है - बिना संगत विकिरण मात्रा या तीव्रता मान के "उद्भासन अवधि" तकनीकी रूप से अधूरी है।

दूसरी सामान्य त्रुटि वास्तविक नमूना तल के बाहर मापन करना है। लैंप के निर्गम बिंदु पर या परीक्षण क्षेत्र के बाहर स्थित किसी स्थिर संदर्भ सेंसर पर लिया गया पाठ्यांक स्रोत का वर्णन करता है, न कि परीक्षणाधीन युक्ति के वास्तविक विकिरणन का; प्रकाशीय पथ लंबाई, अवांछित प्रकाश (स्ट्रे लाइट) और विग्नेटिंग में भिन्नताएँ कई प्रतिशत तक का विचलन उत्पन्न कर सकती हैं जो सेंसर पर दिखाई नहीं देतीं।

तीसरा, किसी वर्गीकरण की औपचारिक पूर्ति को प्रायः अधिक महत्व दे दिया जाता है। IEC 60904-9 वर्गीकरण विकिरण तीव्रता को छह से बारह व्यापक वर्णक्रमीय बिनों में आंकता है; किसी बिन के भीतर यह निर्दिष्ट नहीं होता कि आवश्यक तीव्रता वास्तव में उस अंतराल में कहाँ स्थित है। इसलिए कोई LED सिम्युलेटर औपचारिक रूप से क्लास A या A+ प्राप्त कर सकता है, भले ही उसका वर्णक्रम वर्णक्रमीय अंतरालों से अलग किए गए संकीर्ण शिखरों से बना हो। तुलनात्मक मूल्यांकन दर्शाते हैं कि वास्तविक वाणिज्यिक प्रणालियाँ केवल 65 से 79 प्रतिशत तक वर्णक्रमीय कवरेज के साथ भी उच्च औपचारिक क्लास रेटिंग प्राप्त कर सकती हैं (IEC 60904-9:2020)। जिन सेलों में व्यापक, सतत वर्णक्रमीय अनुक्रियाशीलता होती है - उदाहरण के लिए थिन-फिल्म या मल्टी-जंक्शन सेल - उनके लिए ऐसा अंतराल किसी संकीर्ण संवेदनशीलता वाले संदर्भ सेल की तुलना में तकनीकी दृष्टि से अधिक प्रासंगिक होता है।

चौथा, संदर्भ-सेल विधि, जिसमें सिम्युलेटर की तीव्रता को संदर्भ सेल के अंशांकित शॉर्ट-सर्किट धारा से मिलाया जाता है, केवल प्रतिबंधात्मक शर्तों के अंतर्गत ही मान्य है: यह परीक्षण सेल पर तभी सही ढंग से लागू होती है जब या तो संदर्भ और परीक्षण सेल की वर्णक्रमीय अनुक्रियाशीलता समान हो, या सिम्युलेटर का वर्णक्रम संदर्भ वर्णक्रम से पूरी तरह मेल खाता हो। व्यवहार में इनमें से कोई भी शर्त कभी पूरी तरह पूरी नहीं होती; इससे उत्पन्न व्यवस्थित त्रुटि को वर्णक्रमीय बेमेल (स्पेक्ट्रल मिसमैच) कहा जाता है और इसे गणना द्वारा संशोधित किया जाना चाहिए, न कि अंशांकन द्वारा दूर किया जाना चाहिए (ASTM E948)।

पाँचवाँ, कई अभिलाक्षणिक मान केवल इस मान्यता के अंतर्गत ही मान्य होते हैं कि परीक्षणाधीन युक्ति और उसका परिवेश तापीय व विद्युतीय संतुलन में हों। मिलीसेकंड परास की फ्लैश अवधि वाले स्पंदित ज़ेनॉन सिम्युलेटरों के लिए, प्रायः इतना समय पर्याप्त नहीं होता कि बड़े क्षेत्रफल वाले मॉड्यूलों में धारिता प्रभाव, या पेरोव्स्काइट जैसी अस्थिर सामग्रियों का क्षणिक, प्रकाश-प्रेरित व्यवहार पूरी तरह स्थिर हो सके - ऐसी स्थिति में मापा गया वक्र एक स्थिर प्रचालन बिंदु का नहीं, बल्कि एक क्षणिक अवस्था का वर्णन करता है।

सौर सेल की वर्णक्रमीय प्रतिक्रियाशीलता एक सार्वभौमिक राशि नहीं है; यह संबंधित अवशोषक पदार्थ के बैंड गैप, परत मोटाई और प्रकाशिक हानियों द्वारा निर्धारित होती है। क्रिस्टलीय सिलिकॉन लगभग 400 से 1100 नैनोमीटर के बीच अवशोषण करता है; ASTM E927 और IEC 60904-9 के प्रारंभिक संस्करणों के मूल वर्णक्रमीय अंतराल ठीक इसी सीमा के लिए परिभाषित किए गए थे। CdTe और CIGS जैसी थिन-फिल्म प्रौद्योगिकियों का अवशोषण किनारा अभी भी इसी सीमा के भीतर है, लेकिन उन्हें 2020 में 300-1200 नैनोमीटर तक विस्तारित मूल्यांकन सीमा से लाभ मिलता है, क्योंकि उनकी लघु-तरंगदैर्घ्य प्रतिक्रियाशीलता वहाँ बेहतर ढंग से दर्ज होती है (IEC 60904-9:2020)।

विस्तारित सीमा भी पेरोवस्काइट-सिलिकॉन टैंडम सेल और III-V बहु-जंक्शन सेल के लिए पर्याप्त नहीं है: III-V बहु-जंक्शन सेलों की अवशोषण बैंडविड्थ 1800 नैनोमीटर तक होती है। टैंडम सेलों में एक संरचनात्मक विशेषता और जुड़ जाती है: उपसेल श्रेणी में जुड़े होते हैं, इसलिए सबसे कम फोटोधारा वाला उपसेल कुल सेल धारा को सीमित करता है (धारा-मिलान शर्त)। परीक्षण स्रोत का वर्णक्रमीय विचलन यहाँ पूरे वक्र पर एक समान त्रुटि के रूप में कार्य नहीं करता, बल्कि यह बदल देता है कि कौन सा उपसेल सीमाकारी बनता है - परिणामस्वरूप एक ऐसा अभिलाक्षणिक वक्र प्राप्त होता है जो प्राकृतिक सूर्यप्रकाश के अंतर्गत नहीं होने वाली विकिरणन स्थिति के अनुरूप है। इसी कारण, टैंडम सेलों के अभिलक्षणन के लिए सिमुलेटर स्पेक्ट्रम का एक वर्णक्रमीय समायोजन आवश्यक है जिसमें प्रत्येक उपसेल को विशेष रूप से उस फोटोधारा के अनुरूप समायोजित किया जाता है जो वह संदर्भ स्थितियों के अंतर्गत उत्पन्न करेगा (Chojniak et al., 2024)।

वर्णक्रमीय असंगति गुणक M उस क्रमबद्ध त्रुटि को सुधारता है जो तब उत्पन्न होती है जब सिम्युलेटर स्पेक्ट्रम, संदर्भ स्पेक्ट्रम और संदर्भ तथा परीक्षण सेल की वर्णक्रमीय अनुक्रियाशीलताएँ एक-दूसरे से भिन्न होती हैं। यह ASTM E948 और IEC 60904-7 में मानकीय रूप से परिभाषित है:

M = [ ∫ E_ref(λ)·S_ref(λ) dλ / ∫ E_sim(λ)·S_ref(λ) dλ ] × [ ∫ E_sim(λ)·S_t(λ) dλ / ∫ E_ref(λ)·S_t(λ) dλ ]

यहाँ E_ref(λ) वर्णक्रमीय संदर्भ स्पेक्ट्रम है (सामान्यतः AM1.5G), E_sim(λ) नमूना तल में सौर सिम्युलेटर का वास्तविक स्पेक्ट्रम है, S_ref(λ) संदर्भ सेल की सापेक्ष वर्णक्रमीय अनुक्रियाशीलता है, और S_t(λ) परीक्षण सेल की सापेक्ष वर्णक्रमीय अनुक्रियाशीलता है। चूँकि समीकरण में केवल सापेक्ष वर्णक्रमीय आकार ही शामिल होते हैं, इसलिए निरपेक्ष अंशांकन गुणक परस्पर निरस्त हो जाते हैं; केवल वक्र का आकार महत्वपूर्ण होता है। मानक परीक्षण स्थितियों (Standard Test Conditions) के अंतर्गत परीक्षण सेल की M-सुधारित लघु-परिपथ धारा, सिम्युलेटर के अंतर्गत मापी गई धारा को M से विभाजित करके प्राप्त की जाती है (ASTM E948)।

प्रयोज्यता के लिए यह आवश्यक है कि सिम्युलेटर स्पेक्ट्रम तथा दोनों सेल की अनुक्रियाशीलताएँ प्रासंगिक तरंगदैर्घ्य परिसर में पर्याप्त वर्णक्रमीय विभेदन के साथ ज्ञात हों; वर्णक्रमीय अनुक्रियाशीलता में मापन अनिश्चितताएँ सीधे M की अनिश्चितता में समाहित हो जाती हैं। मॉडल की सीमाएँ: दो ऐसे सेल जिनकी वर्णक्रमीय अनुक्रियाशीलता प्रबल रूप से भिन्न और विशेष रूप से संरचित हो - उदाहरण के लिए एक क्रिस्टलीय संदर्भ सेल के मुकाबले एक थिन-फिल्म सेल - के लिए M, 1 से उल्लेखनीय रूप से विचलित हो सकता है और साथ ही स्रोत में छोटे वर्णक्रमीय परिवर्तनों के प्रति अधिक संवेदनशील होता है। एक क्रमबद्ध अनिश्चितता विश्लेषण से यह दर्शाया गया है कि असंगति गुणक की संयुक्त अनिश्चितता मोंटे कार्लो सिमुलेशन का उपयोग करके इनपुट स्पेक्ट्रा की अनिश्चितताओं से व्युत्पन्न की जा सकती है, और यह इस बात पर अत्यधिक निर्भर करती है कि व्यक्तिगत अनिश्चितता योगदान वर्णक्रमीय रूप से कितने प्रबलता से सहसंबद्ध हैं: M की विस्तारित अनिश्चितता, मानी गई सहसंबंध की मात्रा के आधार पर, 0.06 से 1.26 प्रतिशत तक रही (Maham, Kärhä & Ikonen, 2023)। M कोई स्थिर उपकरण स्थिरांक नहीं है, बल्कि इसे सिम्युलेटर, संदर्भ सेल और परीक्षण सेल के प्रत्येक संयोजन के लिए नए सिरे से निर्धारित किया जाना चाहिए, और इसकी अनिश्चितता को अंशांकन परिणाम में अवश्य दर्शाया जाना चाहिए।

मान्यताएँ। ज्ञात वर्णक्रमीय अनुक्रियाशीलता वाले एक क्रिस्टलीय सिलिकॉन संदर्भ सेल का उपयोग क्लास-A ज़ीनॉन सौर सिम्युलेटर की तीव्रता निर्धारित करने के लिए किया जाता है। एक CIGS थिन-फिल्म सेल का परीक्षण किया जाना है; इसकी वर्णक्रमीय अनुक्रियाशीलता लघु-तरंगदैर्घ्य क्षेत्र (400–600 nm) में सिलिकॉन से अधिक है और 900 nm से ऊपर कम है - यह पैटर्न थिन-फिल्म तकनीकों में विशिष्ट है और साहित्य में बार-बार दर्ज किया गया है।

मॉडल। M ऊपर दी गई परिभाषा के अनुसार चार वर्णक्रमीय समाकलों से बनता है।

गणना (गुणात्मक, प्रकाशित परिमाणों के आधार पर)। यदि ज़ीनॉन स्पेक्ट्रम मूल उत्सर्जन रेखाओं के कारण 800 nm से ऊपर AM1.5G संदर्भ स्पेक्ट्रम से कई प्रतिशत विचलित होता है, तो यह CIGS परीक्षण सेल को सिलिकॉन संदर्भ सेल की तुलना में अधिक प्रभावित करता है, क्योंकि इस वर्णक्रमीय क्षेत्र में उनका सापेक्ष भारण भिन्न होता है। संदर्भ-सेल अंशांकनों के व्यवस्थित अनिश्चितता अध्ययनों ने वर्णक्रमीय रूप से असमान सेल युग्मों के लिए कुछ प्रतिशत के सुधार कारकों को दर्ज किया है, जिनमें वर्णक्रमीय रूप से संवेदनशील अनिश्चितता योगदान एक प्रतिशत से कम से लेकर कुछ प्रतिशत तक होते हैं (Hohl-Ebinger & Warta, 2011)।

व्याख्या। इस प्रकार एक असुधारित दक्षता मान प्रशंसनीय प्रतीत हो सकता है जबकि वह व्यवस्थित रूप से बहुत अधिक या बहुत कम हो, बिना इसके वक्र के आकार में दिखाई देने के। विश्वसनीय दक्षता आँकड़ों के लिए, इसलिए वर्णक्रमीय रूप से विश्लेषित सिम्युलेटर मापन को ज्ञात सेल अनुक्रियाशीलता के साथ संयोजित करना एक वैकल्पिक अतिरिक्त मापन नहीं, बल्कि वास्तविक वक्र मापन का हिस्सा है।

IEC 60904-9 (जर्मनी में DIN EN IEC 60904-9 VDE 0126-4-9 के रूप में अपनाया गया) के अंतर्गत सौर सिम्युलेटरों का अंतरराष्ट्रीय स्तर पर सामंजस्यपूर्ण वर्गीकरण तीन विशेषता मानों का एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से मूल्यांकन करता है, जिन्हें वर्णक्रमीय मिलान - स्थानिक असमरूपता - कालिक अस्थिरता के क्रम में नामित किया जाता है, उदाहरण के लिए "class AAA" या "class A+A+A+" के रूप में:

स्रोत: IEC 60904-9:2020.

2020 संस्करण में इसके अतिरिक्त दो वैकल्पिक मैट्रिक्स प्रस्तुत किए गए, जिनका उपयोग अभी तक वर्गीकरण के लिए नहीं किया जाता: वर्णक्रमीय कवरेज (SPC) और वर्णक्रमीय विचलन (SPD)। SPC यह बताता है कि 300 से 1200 nm तक के वर्णक्रम का कितना हिस्सा ऐसा है जिसमें सिम्युलेटर की विकिरण तीव्रता AM1.5G संदर्भ मान के कम से कम 10 प्रतिशत तक पहुँचती है; SPD पूरे अंतराल में निरपेक्ष वर्णक्रमीय त्रुटियों का योग करता है। ये दोनों मैट्रिक्स इसलिए प्रस्तुत किए गए क्योंकि विशुद्ध बिन वर्गीकरण - जैसा कि पिछले अनुभाग में वर्णित है - उन LED सिम्युलेटरों के बीच विश्वसनीय रूप से अंतर नहीं कर पाता जिनका वर्णक्रम रिक्त स्थानों वाला परंतु "सुविधाजनक ढंग से रखा गया" है, उन सिम्युलेटरों की तुलना में जो वास्तव में वर्णक्रम को निरंतर रूप से पुनरुत्पादित करते हैं।

ऊपर दिए गए अनुभाग में वर्ग तालिका अनुमत विचलन तो देती है, लेकिन यह नहीं बताती कि किससे विचलन है। यहाँ बताया गया है: AM1.5G संदर्भ स्पेक्ट्रम को छह अंतरालों में विभाजित किया गया है, कुल विकिरण तीव्रता का हिस्सा प्रत्येक के लिए निर्धारित है, और वर्ग छह अनुपातों में से सबसे खराब से निर्धारित होता है – न कि उनके औसत से। दाईं ओर के स्तंभ प्रतिशत सहनशीलताओं को निरपेक्ष हिस्सों में परिवर्तित करते हैं; पठनीयता के लिए वर्ग B (60–140 %) को छोड़ दिया गया है।

इससे तीन बातें सामने आती हैं जो केवल वर्ग रेटिंग से पता नहीं चलतीं:

• एक ही अंतराल निर्णायक होता है। एक सिम्युलेटर जो पाँच अंतरालों में 95 प्रतिशत पर और छठे में 130 पर हो, वह वर्ग B का है – उस सिम्युलेटर से बेहतर नहीं जो हर जगह 130 पर हो। वर्ग एक न्यूनतम है, ग्रेड नहीं।
• 400 nm से नीचे A, B और C के लिए कुछ भी रेट नहीं किया जाता। इन तीन वर्गों की मूल्यांकन सीमा 400 nm से शुरू होती है। एक सिम्युलेटर वर्ग A का हो सकता है और यूवी में बहुत कम या बहुत अधिक विकिरण दे सकता है – सिलिकॉन पर I-V मापन के लिए यह अप्रासंगिक है, लेकिन जीर्णन, पीलापन या एनकैप्सुलेशन के बारे में किसी भी कथन के लिए नहीं। केवल A+ 300 nm से मूल्यांकन करता है।
• हिस्सों का योग 100 प्रतिशत होता है। एक अंतराल में बहुत अधिक होने का अर्थ अनिवार्य रूप से किसी अन्य में बहुत कम होना है। इसलिए किसी LED सिम्युलेटर को व्यक्तिगत चैनलों को बढ़ाकर बेहतर नहीं बनाया जा सकता – वर्गीकरण स्पेक्ट्रम के आकार को रेट करता है, उसकी ऊँचाई को नहीं।

AM1.5G संदर्भ स्पेक्ट्रम के लिए IEC 60904-9 के अनुसार हिस्से; मानक का वर्तमान संस्करण ही निर्णायक है।

एक क्लास A सोलर सिम्युलेटर 400 से 1100 nm के बीच सौर स्पेक्ट्रम को पुनरुत्पादित करता है – वह परिसर जिसमें एक सिलिकॉन सेल विद्युत धारा उत्पन्न करता है। I-V मापन के लिए यह ठीक सही है। मॉड्यूल कितने समय तक टिकेगा, इस प्रश्न के लिए यह गलत तरंगदैर्घ्य परिसर है: एनकैप्सुलेंट का पीलापन, डीलैमिनेशन, बैकशीट का चॉकिंग और एज सील का विघटन यूवी में, और मुख्यतः 400 nm से नीचे उत्पन्न होते हैं – जहाँ A, B या C में वर्गीकरण बिलकुल नहीं देखता।

मॉड्यूल स्टैंडर्ड इसी कारण दोनों को अलग करता है। IEC 61215 को 280 से 400 nm परिसर में 15 kWh/m² का यूवी पूर्व-अनुकूलन आवश्यक है, जिसमें से कम से कम 5 kWh/m² 280 से 320 nm के बीच, 60 ± 5 °C के मॉड्यूल तापमान पर – इससे पहले कि मॉड्यूल थर्मल साइक्लिंग और ह्यूमिडिटी-फ्रीज़ अनुक्रम में प्रवेश करे। कोई भी सोलर सिम्युलेटर यह पूर्व-अनुकूलन उत्पन्न नहीं करता; इसके लिए बनाए गए लैंपों वाला यूवी परीक्षण चैंबर करता है।

यही वह स्थान है जहाँ Opsytec के विकिरणन कक्ष स्थित हैं:

• BS-04 – बड़ा यूवी परीक्षण चैंबर, UVA-351, UVB-313 और UVC के बीच स्विच किया जा सकने वाला। स्विच करने की क्षमता ही यहाँ मुख्य बात है: UVB में 5 kWh/m² केवल UVA लैंप से नहीं पहुँचा जा सकता।
• BS-05 – जीर्णन और प्रकाश स्थायित्व के लिए यूवी परीक्षण चैंबर, नमूना क्षेत्र में उच्च समरूपता के साथ। क्योंकि एक विकिरण मात्रा हफ्तों में संचित होती है, कोई भी असमरूपता सीधे परिणाम में स्थानांतरित हो जाती है: क्षेत्र में 10 प्रतिशत विचलन का अर्थ अंत में विकिरण मात्रा में 10 प्रतिशत अंतर है, न कि ऐसा शोर जो औसत हो जाए।

दोनों UV-MAT के माध्यम से विकिरण मात्रा-नियंत्रित रूप से चलते हैं – परीक्षण kWh/m² में पहुँची हुई विकिरण मात्रा पर समाप्त होता है, न कि किसी निश्चित संख्या के दिनों के बाद। यही अंतर है एक ऐसे परीक्षण में जो आवश्यक मान को प्रदर्शित करता है और एक ऐसे में जो उसका अनुमान लगाता है: लैंप जीर्ण होते हैं, और छह सप्ताह में स्थिर मानी गई विकिरण तीव्रता वास्तव में स्थिर नहीं होती।

सेल और मॉड्यूल निर्माण। औद्योगिक उत्पादन में, फ्लैश टेस्टर मॉड्यूल को उनके अनुरूपित विकिरण के अंतर्गत मापे गए प्रदर्शन के आधार पर विद्युत शक्ति वर्गों में क्रमबद्ध करते हैं। यहाँ सबसे महत्वपूर्ण संक्षिप्त फ्लैश अवधि के दौरान कालिक स्थिरता है, क्योंकि थ्रूपुट और पुनरुत्पादनीयता सीधे फ्लैश की पुनरावृत्ति क्षमता पर निर्भर करती है।

अनुसंधान एवं विकास। विश्वविद्यालय और संस्थागत प्रयोगशालाओं को - उदाहरण के लिए नए अवशोषक पदार्थों को विकसित करते समय - वर्णक्रमीय रूप से लचीले सिमुलेटर की आवश्यकता होती है जो प्रायः निरंतर चलते हैं, क्योंकि पेरोवस्काइट-सिलिकॉन टेंडेम जैसी नई सेल संकल्पनाओं को मेटास्टेबल प्रभावों को पकड़ने के लिए परिभाषित स्थिर-अवस्था प्रकाश के अंतर्गत अभिलक्षित किया जाना चाहिए। महत्वपूर्ण प्रक्रिया प्राचल संबंधित उप-सेल के प्रति वर्णक्रमीय समायोज्यता है।

प्रत्यायित अंशांकन एवं प्रमाणन प्रयोगशालाएँ। निर्माता-स्वतंत्र दक्षता सत्यापन के लिए अनुरेखणीय संदर्भ सेल तथा सिमुलेटर स्रोत का दस्तावेज़ीकृत, वर्णक्रमीय रूप से विश्लेषित अभिलक्षण आवश्यक है। महत्वपूर्ण प्रक्रिया प्राचल वर्णक्रमीय मिसमैच फैक्टर की मापन अनिश्चितता है, जिसे अंशांकन प्रमाणपत्र में उल्लिखित किया जाना चाहिए।

अंतरिक्ष प्रकाशविद्युत। उपग्रह और अंतरिक्ष यान सेल के लिए, संदर्भ AM1.5G नहीं बल्कि बाह्य-स्थलीय AM0 वर्णक्रम है, जिसकी विकिरण तीव्रता लगभग 1367 W/m² है तथा जिसका लघु-तरंगदैर्घ्य घटक AM1.5G की तुलना में अधिक प्रबल है, क्योंकि पृथ्वी का वायुमंडल अब वर्णक्रम को नहीं छानता। यहाँ निर्णायक बात यूवी और नीले क्षेत्र में वर्णक्रमीय मिलान है।

सांद्रक प्रकाशविद्युत (CPV)। जो प्रणालियाँ सूर्य के प्रकाश को प्रकाशिक रूप से संकेंद्रित करती हैं, उन्हें उच्च विकिरण तीव्रता वाले सिमुलेटर की आवश्यकता होती है, जो कई सौ से लेकर कई हज़ार "सूर्यों" तक हो सकती है। महत्वपूर्ण प्रक्रिया प्राचल तीव्रता से केंद्रित प्रकाश बिंदु की एकरूपता है, क्योंकि उच्च सांद्रण पर असमानताएँ स्थानीय ऊष्मीय एवं विद्युतीय प्रभावों में असंगत रूप से परिवर्तित हो जाती हैं।

पदार्थ जीर्णन एवं संपुटन। विद्युत प्रदर्शन परीक्षण के निकट, संपुटन फिल्मों, चिपकाने वाले पदार्थों, बैक-शीट सामग्रियों तथा प्रति-परावर्तक लेपों का यूवी विकिरण के अंतर्गत त्वरित जीर्णन परीक्षण भी किया जाता है। यहाँ विद्युत उपज नहीं बल्कि प्रकाश-रासायनिक प्रभाव महत्वपूर्ण है - अधिक गहन पृष्ठभूमि के लिए देखें यूवी जीर्णन, रंग स्थिरता और प्रकाश स्थायित्व।

टैंडम और मल्टी-जंक्शन सौर सेल के लिए मल्टी-सोर्स सिम्युलेटर आवश्यक होते हैं जिनमें आम तौर पर कई दर्जन स्वतंत्र रूप से नियंत्रणीय वर्णक्रमीय चैनल होते हैं। Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE में पेरोव्स्काइट-सिलिकॉन टैंडम मॉड्यूल के लिए बनाई गई एक प्रणाली 40 प्रकाश स्रोतों में फैले 28 वर्णक्रमीय रूप से समायोज्य प्रकाश चैनलों को कुल 18,400 LEDs के साथ संयोजित करती है, जो 320 से 1650 nm तक की तरंगदैर्घ्य सीमा को कवर करती है, और इसके अतिरिक्त दिन के विभिन्न समय तथा स्थान के वर्णक्रमों का अनुकरण करने की भी अनुमति देती है (Fraunhofer ISE, 2023)।

बाइफेशियल मॉड्यूल के लिए सामने और पिछले दोनों पक्षों के नियंत्रित विकिरणन की आवश्यकता होती है, क्योंकि क्षेत्र में अतिरिक्त पिछले-पक्ष की उपज विसरित और परावर्तित विकिरण पर निर्भर करती है। तकनीकी विनिर्देश IEC TS 60904-1-2 प्राकृतिक और अनुकरणित दोनों प्रकार के विकिरणन के अंतर्गत बाइफेशियल सेल और मॉड्यूल के अभिलक्षणिक वक्रों को मापने की प्रक्रियाओं का वर्णन करता है।

अस्थिर पदार्थ (पेरोव्स्काइट)। सिलिकॉन निर्माण से प्राप्त क्लासिक फ्लैश सिम्युलेटरों का उपयोग पेरोव्स्काइट-आधारित सेल के लिए आसानी से नहीं किया जा सकता, क्योंकि छोटी फ्लैश अवधि इस पदार्थ वर्ग के प्रकाश-प्रेरित, मेटास्टेबल व्यवहार को दर्ज करने के लिए पर्याप्त नहीं होती। एक निश्चित अवधि में स्थिरीकृत शक्ति मापन के साथ निरंतर प्रकाशन के अंतर्गत अभिलक्षणीकरण आवश्यक है - एक अंतरराष्ट्रीय अनुसंधान संघ द्वारा सहमत प्रक्रिया अन्य बातों के साथ-साथ स्रोत की प्रलेखित वर्णक्रमीय विशेषताओं के साथ 800 से 1000 W/m² तक की प्रकाश तीव्रता की सिफारिश करती है (Khenkin et al., 2020)।

संकेंद्रित विकिरणन। CPV प्रणालियों के लिए, समरूपीकरण छड़ और कोलिमेशन प्रकाशिकी वाले निरंतर ज़ेनॉन सिम्युलेटर, या स्पंदित उच्च-फ्लक्स सेटअप जो परीक्षणाधीन उपकरण को तापीय रूप से अधिभारित किए बिना थोड़े समय के लिए कई सौ सूर्य उत्पन्न करते हैं, उपयोग किए जाते हैं।

किसी भी सोलर-सिम्युलेटर अभिलक्षणीकरण के लिए प्रारंभिक बिंदु यह प्रश्न है कि दी गई अनुप्रयोग के लिए वास्तव में कौन-सी मापन राशि सार्थक है - न कि यह कि कौन-सा उपकरण संयोगवश उपलब्ध है। दैनिक उत्पादन में शुद्ध तीव्रता मॉनिटरिंग के लिए, नमूना समतल में एक अंशांकित सिलिकॉन या थर्मोपाइल सेंसर के साथ एक ब्रॉडबैंड रेडियोमेट्रिक मापन प्रायः पर्याप्त होता है, बशर्ते स्रोत का वर्णक्रम ज्ञात और स्थिर हो। जैसे ही किसी सोलर सिम्युलेटर को नया कमीशन किया जाता है, लैंप परिवर्तन के बाद पुनः अर्हित किया जाता है, या प्रमाणन के लिए उपयोग किया जाता है, वर्णक्रमीय रूप से विश्लेषित मापन आवश्यक हो जाता है, क्योंकि केवल यही IEC 60904-9 के अंतर्गत वर्गीकरण और वर्णक्रमीय मिसमैच कारक के निर्धारण को संभव बनाता है।

स्थानिक मापन उस समय आवश्यक हो जाते हैं जब परीक्षण क्षेत्र स्रोत के एकरूपता क्षेत्र की तुलना में बड़ा हो - उदाहरण के लिए, व्यक्तिगत सेल के बजाय पूरे मॉड्यूल के लिए; मानक न्यूनतम संख्या में परिभाषित स्थितियों पर एक रैस्टर मापन की मांग करता है। स्पंदित स्रोतों या तापीय रन-अप पर निर्भर स्रोतों के लिए काल-विश्लेषित मापन अपरिहार्य हैं, क्योंकि मापन विंडो के दौरान तीव्रता, और कभी-कभी वर्णक्रम, बदल सकता है।

स्वचालित उत्पादन लाइनों में, सोलर सिम्युलेटर आमतौर पर एक इनलाइन फ्लैश परीक्षक का भाग होता है जो लैमिनेशन के बाद प्रत्येक मॉड्यूल का परीक्षण एक संक्षिप्त प्रकाश स्पंद से करता है और मापे गए वक्र के आधार पर इसे स्वचालित रूप से पावर वर्गों में वर्गीकृत करता है। तकनीकी दृष्टि से महत्वपूर्ण शुद्ध नेटवर्क कनेक्टिविटी से अधिक हज़ारों परीक्षण चक्रों में स्रोत की वर्णक्रमीय और तीव्रता-संबंधी स्थिरता की निगरानी की आवश्यकता है: लैंप जीर्णन, प्रकाशीय तत्वों का संदूषण और तापीय अपवाह प्रभावी विकिरण तीव्रता को धीरे-धीरे बदल देते हैं, बिना इसके कि यह उपकरण की बाहरी दिखावट से दिखाई दे।

अतः उत्पादन-उन्मुख मॉनिटरिंग अवधारणाएँ लंबे अंतरालों पर एक संपूर्ण वर्णक्रमीय संदर्भ मापन को पूर्ण अंशांकन चक्रों के बीच एक निश्चित तरंगदैर्घ्य सीमा पर एक सतत, ब्रॉडबैंड नियंत्रण मापन के साथ जोड़ती हैं। इससे एक क्रमिक वर्णक्रमीय बदलाव को शीघ्र पहचाना जा सकता है, बिना हर एकल परीक्षण चक्र में एक पूर्ण, समय लेने वाला वर्णक्रमीय मापन चलाए। इस प्रकार के नियंत्रण मापनों को संयंत्र नियंत्रण प्रणाली में एकीकृत करने से संग्रहीत संदर्भ वर्णक्रम से विचलनों का स्वचालित रूप से पता लगाना संभव हो जाता है, इससे पहले कि वे गलत तरीके से वर्गीकृत मॉड्यूलों में दिखाई दें।

इन मापनों में से प्रत्येक के लिए, मापन अनिश्चितता पर स्पष्ट रूप से विचार किया जाना चाहिए: इसमें सेंसर की अंशांकन अनिश्चितता, संदर्भ वर्णक्रम के सापेक्ष सेंसर का स्वयं का वर्णक्रमीय मिसमैच, और - व्युत्पन्न दक्षता मानों के लिए - मिसमैच कारक की अनिश्चितता शामिल है। उपयोग किए गए उपकरणों की राष्ट्रीय या अंतरराष्ट्रीय मानकों के प्रति मापीय अनुरेखणीयता ही वह पूर्वापेक्षा है जिसके बिना विभिन्न प्रयोगशालाएँ तुलनीय मान रिपोर्ट ही नहीं कर सकतीं।

निम्नलिखित प्रकाशन टैंडम सौर सेलों के लिए विशेष रूप से LED-आधारित मल्टी-सोर्स सिम्युलेटरों के स्पेक्ट्रम को सटीक रूप से समायोजित करने की एक विधि विकसित करता है, और इसलिए यह पेरोव्स्काइट-सिलिकॉन मॉड्यूल की मापन तकनीक के लिए सीधे प्रासंगिक है:

"A precise method for the spectral adjustment of LED and multi-light source solar simulators", Chojniak, D., Schachtner, M., Reichmuth, S. K., Bett, A. J., Rauer, M., Hohl-Ebinger, J., Schmid, A., Siefer, G., Glunz, S. W., Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 32(6), 372-389, 2024, DOI: 10.1002/pip.3776।

यह कार्य व्यवस्थित रूप से जांच करता है कि मोंटे कार्लो विधियों का उपयोग करके संबंधित स्पेक्ट्रा की अनिश्चितताओं से वर्णक्रमीय बेमेल गुणांक (स्पेक्ट्रल मिसमैच फैक्टर) की अनिश्चितता की गणना कैसे की जा सकती है, जो अंशांकन-अनिश्चितता बजट के लिए एक मात्रात्मक आधार प्रदान करता है:

"Spectral Mismatch Uncertainty Estimation in Solar Cell Calibration Using Monte Carlo Simulation", Maham, K., Kärhä, P., Ikonen, E., IEEE Journal of Photovoltaics, 13(6), 899-904, 2023, DOI: 10.1109/JPHOTOV.2023.3311890।

निम्नलिखित, अक्सर उद्धृत किया जाने वाला आधारभूत कार्य मानक परीक्षण परिस्थितियों (Standard Test Conditions) के अंतर्गत वर्णक्रमीय बेमेल गुणांक की अनिश्चितता का पहला व्यवस्थित उपचार था और आज भी अंशांकन प्रयोगशालाओं के लिए एक पद्धतिगत संदर्भ बना हुआ है:

"Uncertainty of the spectral mismatch correction factor in STC measurements on photovoltaic devices", Hohl-Ebinger, J., Warta, W., Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 19(5), 573-579, 2011, DOI: 10.1002/pip.1059।

यह अंतरराष्ट्रीय स्तर पर सहमत स्थिति-पत्र (पोज़िशन पेपर) पेरोव्स्काइट सौर सेलों की स्थिरता परीक्षण के लिए मापन और रिपोर्टिंग प्रोटोकॉल परिभाषित करता है और, अन्य बातों के साथ-साथ, संक्षिप्त फ्लैश मापन के बजाय निरंतर, वर्णक्रमीय रूप से प्रलेखित प्रकाशन की आवश्यकता को रेखांकित करता है:

"Consensus statement for stability assessment and reporting for perovskite photovoltaics based on ISOS procedures", Khenkin, M. V., Katz, E. A., Abate, A. et al., Nature Energy, 5(1), 35-49, 2020, DOI: 10.1038/s41560-019-0529-5।

फोटोवोल्टिक्स हमारे अपने ग्राहक प्रकाशनों में भी कई पहलुओं में सामने आता है - मॉड्यूल एनकैप्सुलेशन के यूवी जीर्णन से लेकर, सेल परतों के यूवी प्रसंस्करण से होते हुए, अंतरिक्ष उड़ान उपयोग के लिए सोलर एरे के परीक्षण तक।

अटाकामा रेगिस्तान में - जो मॉड्यूल जीर्णन के लिए विश्व के सबसे यूवी-गहन परीक्षण क्षेत्रों में से एक है - यूवी विकिरण के अंतर्गत फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के लिए चार एनकैप्सुलेंट सामग्रियों की तुलना करता है।
अटाकामा रेगिस्तान में फोटोवोल्टिक अनुप्रयोगों के लिए चार अलग-अलग एनकैप्सुलेंट पर पराबैंगनी विकिरण के प्रभावों की तुलना
Correa-Puerta, Jonathan, et al. "Comparing the effects of ultraviolet radiation on four different encapsulants for photovoltaic applications in the Atacama Desert." Solar Energy 228 (2021): 625-635.

यह जाँच करता है कि सिलिकॉन हेटरोजंक्शन सेल्स के पैसिवेटेड संपर्कों पर यूवी-प्रेरित क्षरण किस प्रकार विकसित होता है - यह सेल प्रौद्योगिकियों में से एक है जिसे यह पृष्ठ स्पष्ट रूप से एक वर्णक्रमीय रूप से भिन्न वर्ग के रूप में नाम देता है।
सिलिकॉन हेटरोजंक्शन सोलर सेल्स में पैसिवेटिंग कॉन्टैक्ट्स-संबंधित पराबैंगनी-प्रेरित क्षरण
Xu, Binbin, et al. "Passivating Contacts-Related Ultraviolet-Induced Degradation in Silicon Heterojunction Solar Cells." Small Structures 7.6 (2026).

पेरोवस्काइट सोलर सेल्स के लेयर-चयनात्मक एनीलिंग के लिए जानबूझकर यूवी-LED विकिरण का उपयोग करता है और आवश्यक क्रिस्टलीकरण ऊर्जा निर्धारित करता है - एक विनिर्माण उपकरण के रूप में यूवी का एक उदाहरण, न कि केवल एक परीक्षण विधि के रूप में।
उच्च-प्रदर्शन पेरोवस्काइट सोलर सेल्स के लिए क्रिस्टलीकरण ऊर्जा के अनुमान के साथ पराबैंगनी LED द्वारा सक्षम त्वरित लेयर-विशिष्ट एनीलिंग
Ouyang, Zhongliang, et al. "Rapid Layer-Specific Annealing Enabled by Ultraviolet LED with Estimation of Crystallization Energy for High-Performance Perovskite Solar Cells." Advanced Energy Materials 10.4 (2020): 1902898.

ऑर्गेनिक सोलर सेल्स के सटीक रूप से नियंत्रित, त्वरित फोटोक्षरण के लिए एक समर्पित उच्च-विकिरण तीव्रता सेटअप विकसित करता है - जो इस पृष्ठ में वर्णित कंसंट्रेटर फोटोवोल्टिक्स के लिए उच्च-फ्लक्स सोलर सिमुलेटरों से पद्धतिगत रूप से संबंधित है।
ऑर्गेनिक सोलर सेल्स के सटीक रूप से नियंत्रित त्वरित फोटो-क्षरण के लिए उच्च विकिरण तीव्रता सेटअप का विकास
Burlafinger, Klaus. Development of a High Irradiance Setup for Precisely Controlled Accelerated Photo-Degradation of Organic Solar Cells. Diss. Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), 2020.

ESA BepiColombo मिशन से सोलर-एरे सामग्रियों का उच्च तीव्रता और उच्च तापमान के अंतर्गत परीक्षण करता है - जैसा कि इस पृष्ठ के अनुप्रयोग क्षेत्रों वाले अनुभाग में वर्णित है, अंतरिक्ष फोटोवोल्टिक्स का एक व्यावहारिक उदाहरण।
Bepi Colombo MPO और MTM सोलर एरे के लिए सामग्रियों का उच्च-तीव्रता उच्च-तापमान परीक्षण
Tighe, Adrian, et al. "High-intensity high-temperature testing of materials for the Bepi Colombo MPO and MTM solar arrays." CEAS Space Journal 13 (2021): 475-492.

संबंधित विषय क्षेत्रों से आगे का कार्य विषय के अनुसार क्रमबद्ध ग्राहकों द्वारा प्रकाशनों में संकलित किया गया है।

प्रकाशन खोजक हमें ज्ञात सभी फोटोवोल्टिक्स से संबंधित प्रकाशनों को सूचीबद्ध करता है – जिन्हें डिवाइस, क्षेत्र और कीवर्ड के अनुसार खोजा जा सकता है।

• IEC 60904-9:2020, Photovoltaic devices - Part 9: Solar simulator performance requirements (राष्ट्रीय: DIN EN IEC 60904-9 VDE 0126-4-9); इसके अतिरिक्त IEC TS 60904-1-2:2024 (bifacial modules) और ASTM E927-19 / ASTM G173-03।
• International Energy Agency (IEA): Global Energy Review 2026 - Technology: Solar PV and wind, 2026. https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2026/technology-solar-pv-and-wind
• Khenkin, M. V.; Katz, E. A.; Abate, A. et al.: Consensus statement for stability assessment and reporting for perovskite photovoltaics based on ISOS procedures, Nature Energy 5(1), 35-49, 2020. https://doi.org/10.1038/s41560-019-0529-5
• Chojniak, D.; Schachtner, M.; Reichmuth, S. K. et al.: A precise method for the spectral adjustment of LED and multi-light source solar simulators, Progress in Photovoltaics 32(6), 372-389, 2024. https://doi.org/10.1002/pip.3776
• Hohl-Ebinger, J.; Warta, W.: Uncertainty of the spectral mismatch correction factor in STC measurements on photovoltaic devices, Progress in Photovoltaics 19(5), 573-579, 2011. https://doi.org/10.1002/pip.1059
• Maham, K.; Kärhä, P.; Ikonen, E.: Spectral Mismatch Uncertainty Estimation in Solar Cell Calibration Using Monte Carlo Simulation, IEEE Journal of Photovoltaics 13(6), 899-904, 2023. https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2023.3311890

फोटोवोल्टिक में सोलर सिम्युलेटर कैसे कार्य करता है?
एक सोलर सिम्युलेटर परिभाषित संदर्भ परिस्थितियों (सामान्यतः AM1.5G, 1000 W/m², 25 °C सेल तापमान) के अंतर्गत सूर्य के प्रकाश की वर्णक्रमीय विकिरण तीव्रता को पुनरुत्पादित करता है। एक प्रकाश स्रोत को प्रकाशिकी, फिल्टर या - LED प्रणालियों में - इलेक्ट्रॉनिक चैनल नियंत्रण के माध्यम से इस प्रकार समायोजित किया जाता है कि वर्णक्रम, स्थानिक वितरण और विकिरण तीव्रता का समय व्यवहार मानक द्वारा निर्धारित सीमाओं के भीतर रहें।

फोटोवोल्टिक परीक्षण के लिए कौन-सी तरंगदैर्घ्य श्रेणी या वर्णक्रम उपयुक्त है?
स्थलीय अनुप्रयोगों के लिए AM1.5G मानक है, अंतरिक्ष उड़ान अनुप्रयोगों के लिए AM0। प्रासंगिक तरंगदैर्घ्य श्रेणी सेल के प्रकार पर निर्भर करती है: क्लासिक सिलिकॉन के लिए 400–1100 nm, थिन-फिल्म और आधुनिक सिलिकॉन सेल के लिए 300–1200 nm, III-V मल्टी-जंक्शन सेल के लिए 1800 nm तक।

मानक परीक्षण परिस्थितियों के लिए कितनी विकिरण तीव्रता आवश्यक है?
मानक परीक्षण परिस्थितियाँ (STC) 25 °C सेल तापमान पर 1000 W/m² AM1.5G विकिरण तीव्रता निर्दिष्ट करती हैं। इन तीन राशियों - वर्णक्रम, तीव्रता, तापमान - को एक साथ पूरा किया जाना चाहिए; इनमें से किसी एक की कमी माप परिणाम को अन्य मापों से अतुलनीय बना देती है।

क्लास AAA और क्लास A+A+A+ में क्या अंतर है?
दोनों IEC 60904-9 के अंतर्गत उच्चतम, या एक विस्तारित, वर्गीकरण को दर्शाते हैं। क्लास AAA तीनों मानदंडों (वर्णक्रम, एकरूपता, स्थिरता) में क्लास A को पूरा करती है। क्लास A+ को 2020 में प्रस्तुत किया गया, इसके लिए क्लास A से दोगुनी कठोर सहनशीलता आवश्यक है, और इसे 300–1200 nm की विस्तारित वर्णक्रमीय श्रेणी में प्रदर्शित किया जाना चाहिए।

नाममात्र रूप से पर्याप्त लैंप शक्ति के बावजूद सोलर सिम्युलेटर गलत माप मान क्यों उत्पन्न करता है?
विद्युत लैंप शक्ति और नमूना तल में प्रकाशिक विकिरण तीव्रता रैखिक रूप से युग्मित नहीं हैं; जीर्णन, फिल्टर की स्थिति और तापमान विद्युत-प्रकाशिक दक्षता को बदलते हैं। इसके अतिरिक्त, जब स्रोत वर्णक्रम और सेल अनुक्रियाशीलता संदर्भ स्थिति से विचलित होते हैं तो एक वर्णक्रमीय बेमेल त्रुटि उत्पन्न हो सकती है - यह त्रुटि तीव्रता से स्वतंत्र होती है और इसे गणना द्वारा सुधारा जाना चाहिए। सामान्य व्युत्पत्ति – विद्युत शक्ति से विद्युत-प्रकाशिक दक्षता के माध्यम से क्रिया बिंदु पर मापी गई राशि तक – विकिरणमितीय राशियों के अंतर्गत दी गई है।

सोलर सिम्युलेटर की वर्णक्रमीय विकिरण तीव्रता कैसे मापी जाती है?
वर्णक्रमीय अभिलक्षणन नमूना तल में एक अंशांकित स्पेक्ट्रोरेडियोमीटर से किया जाता है, जिसे स्थानिक एकरूपता निर्धारित करने के लिए परीक्षण क्षेत्र में एक रैस्टर माप के साथ पूरक किया जाता है, और स्पंदित स्रोतों के लिए फ्लैश अवधि के दौरान एक समय-विभेदित माप के साथ।

टेंडम सोलर सेल के लिए कौन-सी सिम्युलेटर तकनीक उपयुक्त है?
पेरोवस्काइट-सिलिकॉन टेंडम और मल्टी-जंक्शन सोलर सेल के लिए स्वतंत्र रूप से नियंत्रणीय वर्णक्रमीय चैनलों वाले बहु-स्रोत LED सिम्युलेटर आवश्यक हैं, क्योंकि प्रत्येक उप-सेल को अपनी संदर्भ प्रकाशधारा के अनुसार व्यक्तिगत रूप से समायोजित किया जाना चाहिए। क्लासिक एकल- या द्वि-लैंप ज़ेनॉन प्रणालियाँ सामान्यतः इस आवश्यकता को पूरा नहीं कर सकतीं।

पेरोवस्काइट सेल के लिए फ्लैश टेस्टर से लिया गया एक स्नैपशॉट पर्याप्त क्यों नहीं है?
पेरोवस्काइट पदार्थ मेटास्टेबल, प्रकाश-प्रेरित व्यवहार दर्शाते हैं जो केवल कई सेकंड से मिनट तक निरंतर प्रकाश डालने के बाद ही स्थिर होता है। मिलीसेकंड-परास का एक फ्लैश केवल एक क्षणिक अवस्था को दर्शाता है; इसलिए सहमत परीक्षण प्रोटोकॉल स्थिर-अवस्था प्रकाश के अंतर्गत एक समय-विभेदित शक्ति माप की मांग करते हैं।

सूर्यप्रकाश का नियंत्रित पुनरुत्पादन कई क्षेत्रों में आवश्यक है: प्रकाश और डिस्प्ले मापन स्पेक्ट्रोरेडियोमेट्री और अंशांकन श्रृंखला साझा करता है, इलेक्ट्रॉनिक्स और अर्धचालक विनिर्माण वे प्रक्रियाएं प्रदान करता है जिनसे सेल बनते हैं, और प्रकाश उत्प्रेरक हाइड्रोजन उत्पादन दक्षताओं को तुलनीय बनाने के लिए समान AM1.5 परिस्थितियों के साथ काम करता है। संपूर्ण चित्र यूवी अनुप्रयोग अवलोकन में है।

एक नाममात्र श्रेणी निर्धारण यह बहुत कम बताता है कि चालू प्रचालन के दौरान एक सोलर सिम्युलेटर वास्तव में कितना स्थिर और वर्णक्रमीय रूप से एकसमान है। जिसे भी सेल, मॉड्यूल या नई सामग्री श्रेणियों के लिए विश्वसनीय दक्षता आंकड़ों की आवश्यकता है, वह नमूना समतल में वर्णक्रमीय रूप से विश्लेषित अभिलक्षणन - और इसके लिए प्रयुक्त उपकरणों के अनुरेखणीय अंशांकन - से बच नहीं सकता। सोलर सिम्युलेटरों और वैश्विक विकिरण तीव्रता के वर्णक्रमीय अभिलक्षणन के लिए SR900 उपलब्ध है; पूर्ण अंशांकन चक्रों के बीच एक निश्चित तरंगदैर्घ्य परास की सतत निगरानी के लिए RMD Pro; और एनकैप्सुलेंट सामग्रियों के नियंत्रित यूवी उद्भासन परीक्षण के लिए UV-MAT के माध्यम से विकिरण मात्रा-नियंत्रित प्रचालन वाले विकिरणन कक्ष। अपनी परीक्षण आवश्यकता के बारे में हमसे संपर्क करें।