تهدف معامل التحويل الفولتوضوئي للطاقة الشمسية إلى القيام بإجراء القياسات والإختبارات على مكونات منظومات الخلايا الشمسية وتشمل الخلايا الشمسية والمواد المكونة لها والمسطحات الشمسية والنضائد والمكونات الأخرى وكذلك الأداء العام للمنظومات تحت الظروف القياسية والظروف الطبيعية الخارجية.

ويمكن تلخيص هذه الأهداف في الآتي:

• إجراء القياسات والإختبارات على الخصائص الكهربائية والفيزيائية والضوئية الخاصة بالخلايا الشمسية ومكوناتها.
• إجراء القياسات والإختبارات على المسطحات الشمسية في الظروف القياسية indoor conditions والظروف الطبيعية الخارجية Outdoor conditions .
• إجراء القياسات والإختبارات على منظومات الخلايا الشمسية ومكوناتها.
• إجراء قياسات واختبارات الجودة لبعض مكونات منظومات الخلايا الشمسية (الخلية الشمسية – المسطح الشمسي).

تتميز هذه المنظومات بأن جلها تعمل آليا من خلال برامج حاسوبية متطورة. تتوفر لدى قسم التحويل الفولتوضوئي للطاقة الشمسية بالفرع، المعدات وأجهزة القياس التالية:

1. معدات وأجهزة قياس خصائص الخلية الشمسية ومكوناتها
2. معدات قياس أداء منظومات الخلايا الشمسية ومكوناتها

 تتوفر لدى قسم التحويل الفولتضوئي للطاقة الشمسية بالفرع، المعدات وأجهزة القياس التالية:

 

 اولاً: معدات وأجهزة قياس خصائص الخلية الشمسية ومكوناتها:

 

 1. منظومة قياس الخصائص الكهربائية للخلية الشمسية :

 Steady state simulator for I-V characteristics measurements

اسم المنظومة: AECUSOFT solar simulator solsim 150

تقوم المنظومة بقياس العوامل التالية:

• جهد الدائرة المفتوحة للخلية Voc
• تيار دائرة القصر Isc
•  معامل الإمتلاء Fill Factor FF    
•  كفاءة الخلية الشمسية تحت الظروف القياسية STC .
• مقاومة التوازي Rp

• مقاومة التوالي  Rs  

 

 

 2- منظومة قياس الاستجابة الطيفية للخلية الشمسية:-

Spectral Response Measurement System

اسم المنظومة: AECUSFT solar cell QE measurement system  

تقوم المنظومة بقياس الإستجابة الطيفية للخلايا الشمسية واعتمادها على الطول الموجي Wave length

تقوم بقياس علاقة الكفاءة الكمية الخارجية للخلية EQE والطول الموجي     (Wawe LengthRange :340nm - 1180nm)

لدراسة المشاكل المتعلقة بالعيوب Defects في الطبقات السطحية والعميقة والخلفية للخلية الشمسية Surface, bulk and back layers. 

 

        

3. منظومة قياس زمن حياة حاملات الشحنة للمواد الخام والرقاقات السيليكونية Carriers life time for cells, wafers, blocks and ingots.

اسم الجهاز:

Lifetime Scanner WT 2000

يقوم الجهاز بقياس زمن حياة حاملات الشحنة للمواد شبه موصله مثل الرقاقات السليكونية.

 

 

4. منظومة قياس سماكة الطبقات المانعة للإنعكاس والطبقات المحسنة لأداء الخلية الشمسية

Anti- Reflective Coating and Passivation Layers

اسم الجهاز: SE500 advanced Combined Ellipsometer and Reflectometer  

   

 

5. منظومة قياس واختبار سماكة الطبقات Film Thickness Probe FTP   

اسم المنظومة: FTP advanced  

تقوم المنظومة بقياس سماكة المواد التالية:

1. Semiconductor materials, e.g. SiO2 or Si3N4 on Silicon.
2. films on glass

 

 

 

6. منظومة قياس مقاومة الشريحة Sheet Resistance        

تقوم المنظومة بقياس:

مقاومة الشريحة Sheet Resistance باستخدام 3-Point Probe.

1. اسم المنظومة: 4/3 Point Universal Probe
2. المقاومة النوعية Resistivity باستخدام 4-Point Probe. 

 

 

 

7. منظومة قياس مقاومة الرقاقات   Wafer Resistivity

اسم الجهاز: The NAPSON Model RT-80 Resistivity Tester 

  تقوم المنظومة بقياس المقاومة النوعية Resistivity ومقاومة الشريحة Sheet Resistance         للمواد التالية:

 

• Silicon wafers

• Epitaxial layers

• Diffusion layer

• Ion-implantation layers

• Metallic films

 

 

 

 

8. منظومة قياس سماكة وارتفاع التوصيلات المعدنية للخلية الشمسية وارتفاع التدرج:

Metal thickness and step height for solar cells          

اسم الجهاز: Alpha-step measurement system

 

 

 

 

 

9. منظومة قياس حيود الأشعة السينية X-Ray Diffractometer

اسم المنظومة:    High Resolution    

  X-ray Diffractometer   HRD 3000

تستخدم المنظومة في:                  

1. تحديد الخصائص البللورية للمواد

(Characterization of epitaxial layers on compound: film thickness, composition and lattice mismatch).

2. تحديد المجموعة الفراغية للمادة.

3. تعيين حجم وحدة الخلية للمادة (unit cell)

 

 

 

10. المجهر البصري Optical Microscope

 اسم الجهاز: Leica DM LM

يقوم بفحص العينات مجهريا. يمكن التكبير إلى 1000 مرة.

 يتميز بتوفر إمكانية مشاركة الصور المجهرية with image sharing  وتوفر إمكانية التصوير الرقمي Digital Camera adapter.

 

 

 

 

11. المجهر الهامشي Fringe Microscope       

          يقوم بفحص العينات مجهريا ويتميز بإمكانية التصوير الرقمي لعمل تخطيط سطحي Surface mapping للعينات ونقل نتائج الفحص إلى جهاز حاسوب للأغراض البحثية.

 

                      

 

 

 

12. المطياف Spectrometer  

اسم الجهاز: Varian Cary 5000 UV-VIS-NIR Spectrometer

يقوم بقياس :

• انعكاس الضوء Reflectance(%)
• نفاذية الضوء Transmittance(%)

للمواد المانعة لانعكاس الضوء والمحسنة لنفاذيته في الخلايا الشمسية

Antireflective & Passivation layers

 

 

 

 

13. منظومة قياس تأثير هول Hall Effect           

اسم المنظومة:  ACCENT HL5500 PC

تقوم المنظومة بقياس العوامل التالية:

1. نسبة تركيز حاملات التيار Bulk and sheet carrier concentration
2. حركية هول للحاملات ومعامل هول Hall Mobility and Hall Coefficient
3. المقاومات السطحية والنوعية Sheet and Bulk Resistivities لعينات من المواد شبه موصلة N-type or P-type . 

 

 

          

14. منظومة قياس العلاقة (السعة X الجهد) للمواد شبه موصلة :  

C-V Measurement System          

المنظومة:   Agilent 4156C Precision Semiconductor Par. Analyzer           

Keithley 4200-80 LCR Meter                                 

تقوم بقياس : العلاقة (تيار -جهد) لأشباه الموصلات المختلفة (المقاومات Resistors والثنائيات Diodes و....الخ)

• العلاقة (سعة xجهد) للأجهزة أشباه الموصلات مثل MOS.

• مقاومتي التوالي والتوازي Rp, Rs في الدوائر الكهربية.

      

 

 

ثانياً: معدات قياس أداء منظومات الخلايا الشمسية ومكوناتها:

 

1. منظومة قياس أداء المسطحات في ظروف القياس المعيارية STC

تقوم المنظومة بالآتي:

• قياس أداء المسطحات الشمسية تحت الظروف المعيارية .STC

• رسم العلاقة (تيار -جهد) للمسطحات.

 

 

 

 

  

2. منظومة الاختبار التشبيهى بالأشعة فوق البنفسجية

Ultra-violet (UV) Chamber    

تقوم المنظومة بتحديد قدرة تحمل مسطحات الخلايا الشمسية للأشعة فوق البنفسجية ( 280nm – 400nm ) ومدى تأثيرها على المواد العازلة مثل البوليمرات والأغطية الواقية.

 

 

 

 

3. منظومات الاختبارات الخارجية للمسطحات الشمسية

Module Test Stands for Outdoor-Measurements

تستخدم المنظومات لإجراء عدة قياسات لاختبار مسطحات الخلايا الشمسية حسب المواصفات القياسية العالمية:

• الاختبار الخارجي: يتم من خلاله، التقييم المبدئي لمدى تحمل المسطح للظروف الطبيعية.
• قياس درجة الحرارة الاسمية للخلية NOCTوالتي تعتبر بمثابة دليل لدرجة الحرارة التي يعمل عندها المسطح فعلياً، كما تعتبر مؤشر مهم أثناء مقارنة الأداء لأنواع مختلفة من المسطحات.
•  قياس منحنى (تيار , جهد) لمسطحات الخلايا الشمسية في الظروف الطبيعية.

 

4. جهاز القياس الحقلي تيار - جهد للمسطح أو لمجموعة مسطحات:

 PV Field Tester for PV module and string

اسم الجهاز:  PVPM 1000C 

يقوم الجهاز بالقياس الآلي للخصائص الكهربائية تيار -جهد للمسطح أو مجموعة مسطحات بتغيير كل من شدة الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة.

من البيانات المقاسة، يمكن حساب الخصائص الكهربائية:

• القدرة القصوى Pmax ، الجهد والتيار عند القدرة القصوى Vpmax and Ipmax ،

• جهد الدائرة المفتوحة Voc وتيار دائرة القصر Isc ومعامل الإمتلاء FF وكفاءة المسطح η ،

• مقاومتي التوالي والتوازي Rs and Rp.

  

 

5. برنامج حاسوبي لمحاكاة وتصميم منظومات الخلايا الشمسية:

 

اسم البرنامج:

 

يقوم البرنامج بالآتي:

• تصميم ومحاكاة منظومات الخلايا الشمسية المستقلة والمربوطة بالشبكة العامة للكهرباء ومكونات المنظومات (المسطحات، مغيرات التيار، النضائد، وغيرها).

• دراسة اقتصادية للمنظومات (تكلفة إنتاج الكهرباء، تكلفة المكونات، ....الخ).يمكن تلخيص النتائج المطلوب حسابها في مشروع ما، من خلال البرنامج الحاسوبي في النقاط التالية: