Shangrou Laadunarviointi | Laboratoriosta sovellukseen: Perovskite-aurinkosähköisen ISOS-vakavuustestausjärjestelmän yksityiskohtainen selitys (osa 2)

《Yksimielisyyslausunto perovskite-aurinkosähköjen stabiliteetin arvioinnista ja raportoinnista ISOS-standardin perusteella

menettelyt》

Vuodelle 2020 mennessä orgaanisten aurinkosähkömateriaalien ja -laitteiden aiempien ISOS-testausmenetelmien perusteella laadittiin konsensuslausunto perovskiittisten aurinkosähkölaitteiden stabiilisuuden arvioinnista ja raportoinnista. Tässä artikkelissa alkuperäiset viisi testityyppiä säilytetään ja kolme uutta rasituskunnon testiä lisätään, nimittäin ISOS-V (sähköinen esijännitys), ISOS-LC (vaalean ja pimeän syklin testi), ISOS-I (sisäinen suorituskykytesti) .

Kuva 1. Uusi ISOS-testiohjelma

Sähköisen esijännityksen soveltamista koskevat näkökohdat johtuvat pääasiassa seuraavista kohdista:

1. Yleensä komponentti on lähellä maksimitehopisteen tilaa todellisen käytön aikana (joka on eteenpäin esijännitetty), mutta äkillisen valon menetyksen jälkeen akku on avoimen piirin jännitetilassa. Tätä tarkoitusta varten artikkelissa suositellaan, että käytä jännitettä, joka on yhtä suuri kuin Vmpp tai Voc, eteenpäin suuntautuvaksi sähköiseksi esiasetukseksi；

2. Varjostetuissa aurinkomoduuleissa varjostetut kennot voidaan pakottaa toimimaan käyttämällä käänteistä esijännitettä vastaamaan moduulin muuta osaa. Tämä on käänteinen sähköinen esijännite. artikkeliehdotuksia, Voidaan soveltaa jatkuvaa negatiivista esijännitettä , kuten -Voc, käytetään simuloimaan komponenttien tilannetta, joissa ohitusdiodit on suojattu, tai pakottaa virta saavuttamaan -Jmpp:tä käytetään simuloimaan komponenttien tilannetta ilman ohitusdiodeja.

Lisäksi, kun testimenetelmien taso nousee, on myös tarpeen asettaa vastaava lämpötila ja kosteus.

Kuva 2. Sähköisen esijännityksen testausmenettelyn parametrit

On raportoitu, että perovskiittisolut voivat hajota täydellisesti tai osittain palautuvasti pimeässä ympäristössä. Valo-pimeän syklien ja vakaan tilan valovanhenemisen (ISOS-L) erilaiset stressiolosuhteet näyttävät erilaisia ​​heikkenemismuotoja.

Edellisessä orgaanisia aurinkosähkömateriaaleja ja laitetestausta käsittelevässä artikkelissa on jo valon ja pimeyden vuorotteluun liittyviä testejä. ISOS-LT-2 ja ISOS-LT-3, menetelmä on kytkeä valaistus päälle kosteudensäätövaiheen aikana (osa yli 40 ℃) ja sammuttaa valaistus vaiheessa, jolloin kosteutta ei säädetä. .

Tämän ratkaisun yhden syklin aika on kuitenkin lyhyt ja lämpötila on edelleen muuttujana siinä vaiheessa, kun valaistus pidetään vakiona. Siksi se ei sovellu systemaattiseen tutkimukseen valaistuksen ja sen dynaamisten muutosten vaikutuksista laitteen suorituskykyyn, ja sopii paremmin luokiteltavaksi korkealuokkaiseen lämpökiertotestiluokkaan.

Tätä tarkoitusta varten artikkelissa tarkistettiin joukko valon ja pimeyden syklin testaussuunnitelmia perovskite-akuille: 2, 8 tai 24 tunnin jaksossa (vaalea: tumma) suhde on 1:1 tai 1:2 testauksessa.

Testitason noustessa lisää stressiolosuhteita. ISOS-LC-2 Vakiolämpötilaehto lisättiin tutkimaan valon ja lämmön vaikutuksia ，ISOS-LC-3 Vakiolämpötila- ja kosteusolosuhteet lisättiin tutkimaan valon, kosteuden ja lämmön vaikutuksia.

Kuva 3. Valon ja pimeän syklin testiohjelman parametrit

Sisäisen suorituskyvyn testauksen tarkoituksena on tutkia perovskiittikennon ja itse pakkausmateriaalien suorituskykyä. Artikkeli jakaa komponenttien suorituskykyyn vaikuttavat jännitysolosuhteet kahteen pääluokkaan:

1、luontaiset tekijät (oleelliset riippumatta siitä, kuinka pakattu tai suojattu testiympäristö on): valo, lämpötila, sähköinen poikkeama;

2、ulkoiset tekijät (joita ohjaa akun vuorovaikutus ympäristön aineiden kanssa): vesi, happi.

Ulkoisten tekijöiden stabiilisuusvaikutus riippuu akun herkkyydestä vedelle ja ilmalle sekä pakkausmateriaalin stabiilisuudesta. Pakkausmateriaali toimii esteenä sisäisen akun suojaamiseksi, ja sen esteen suorituskyky vaikuttaa suoraan moduulin lopulliseen suorituskykyyn. Ennen kuin ymmärrät täysin moduulin hajoamisen, on välttämätöntä ymmärtää pakkausmateriaalin stabiilius ja hajoamismekanismi.

Artikkelissa ehdotetaan, että pakkausmateriaalia voidaan vanhentaa samalla vanhentamismenettelyllä sen sulkuominaisuuksien (vesi, happi) testaamiseksi ennen vanhentamista ja sen jälkeen. Tämä lähestymistapa on sama kuin IEC 62788 -testisarja. Tällä hetkellä ei ole vahvistettu testausstandardeja erityisesti perovskiittisolupakkausmateriaaleille. Sitä odotetaan parantavan tulevaisuudessa.

Sisäisten tekijöiden stabiliteettivaikutusten tutkimuksessa suurin osa testikohteista on pakattuja komponentteja. Koska pakkausmateriaalien sulkuominaisuudet ovat tuntemattomia pakkaamisen jälkeen (se on hankalaa irrottaa ja testata), ei ole tarkoituksenmukaista erottaa sisäisten ja ulkoisten tekijöiden vaikutusta akun vakauteen.

Siksi artikkeliehdotukset Säilytä kapseloimattomat perovskiittisolut inertissä kaasussa (typpi, argon jne.) ikääntymistokeita varten , muut kuin muut testiolosuhteet ovat samat kuin ISOS:n menettelyt. Tämän tyyppinen testi erotetaan lisäämällä "I" testin nimen loppuun. Kuvassa 4 on listattu menettelyt, joita suositellaan protokollan sisäiseen suorituskyvyn testaukseen.

Kuva 4. Luettelo ohjelmista, jotka edellyttävät luontaista vakaustestausta

《Perovskite-aurinkoenergian siirto

Joustavuuden teknologiat》

Verrattuna jäykkään perovskiittikomponentteihin, joustavat komponentit soveltuvat erilaisiin erikoissovellusskenaarioihin joustavan koon ja taivutettavuuden ansiosta. Tämä ominaisuus edellyttää kuitenkin myös, että taipuisilla komponenteilla on oltava hyvät mekaaniset muodonmuutosominaisuudet ja niiden mekaaniset ominaisuudet, kuten taivutuslujuus, vaikuttavat suoraan laitteen luotettavuuteen ja pitkäaikaiseen vakauteen käytännön sovelluksissa.

Perovskiittisolujen stabiilisuustestaus nykyisessä ISOS-protokollassa keskittyy pääasiassa toimintastabiilisuuden tutkimiseen valossa, lämmössä ja kosteudessa, jättäen huomioimatta mekaanisen stabiilisuuden. Nykyiset joustavien komponenttien testausmenetelmät tulevat pääasiassa standardeista IEC 61215 (kihartaminen) ja ICE 61646 (kiertyminen). Näillä menetelmillä voidaan testata joustavien komponenttien luontaista taivutuskestävyyttä, mutta lisäjännitysolosuhteiden (kuten lämpötila, kosteus, sähköinen poikkeama, valo jne.) puuttumisen vuoksi kokeelliset tulokset eivät vastaa todellisia sovelluksia.

Tämän taustan perusteella LA Castriotta[3] et al. ehdotti neljää ehdotettua testimenetelmää joustavien perovskiittien taivutusominaisuuksille, nimittäin: ISOS-B (taivutusstabiilisuus), ISOS-M (mekaaninen sykli), ISOS-TM (pimeän tilan lämpötaivutus), ISOS-LM (kevyen kosteuden lämpötaivutus).

Vaikka näitä testejä ei ole vielä virallisesti sisällytetty asiaankuuluviin kansainvälisiin standardeihin, ne tarjoavat käyttökelpoisen ratkaisun joustavien komponenttien taivutussuorituskyvyn testaamiseen, nimittäin monijännitysten kattavat taivutustestit. Uskon, että lähitulevaisuudessa testausta tällä alueella kehitetään edelleen.

Kuva 5. LA Castriotta et ai. suosittelema testimenettely.

Viitteet

[1] Matthew O. Reese, Suren A. Gevorgyan et ai. Konsensusvakauden testausprotokollat ​​orgaanisille aurinkosähköisille materiaaleille ja laitteille. Aurinkoenergiamateriaalit ja aurinkokennot. Volume 95, Issue 5, toukokuu 2011, sivut 1253-1267. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2011.01.036

[2] Khenkin, MV, Katz, EA, Abate, A. et ai. Konsensuslausunto perovskiittisten aurinkosähköjen stabiliteetin arvioinnista ja raportoinnista ISOS-menettelyihin perustuen. Luonnon Energia. osa 5. sivut 35–49 (2020), 35–49 (2020). https://doi.org/10.1038/s41560-019-0529-5

[3] Luigi Angelo Castriotta, Md Aslam Uddin et al. Perovskite-aurinkoteknologian siirtyminen joustavuuteen. Ennakkomateriaalit. Osa 37, numero 8, 25.2.2025

https://doi.org/10.1002/adma.202408036

Tekijänoikeuslausunto Tämän artikkelin tekijänoikeudet kuuluvat Shangrou New Energylle

Tervetuloa välittämään ystäväpiirillesi, ota yhteyttä uusintapainosta varten.