Shangrou-kwaliteitsbeoordeling | Van laboratorium tot toepassing: gedetailleerde uitleg van het perovskiet fotovoltaïsche ISOS-stabiliteitstestsysteem (deel 2)

《Consensusverklaring voor stabiliteitsbeoordeling en rapportage voor perovskiet-fotovoltaïsche zonne-energie op basis van ISOS

procedures》

Naarmate de tijd nadert tot 2020, werd op basis van de eerdere ISOS-testmethoden voor organische fotovoltaïsche materialen en apparaten een consensusverklaring opgesteld over de stabiliteitsbeoordeling en rapportage van perovskiet fotovoltaïsche apparaten. In dit artikel blijven de oorspronkelijke vijf testtypen behouden en worden er drie nieuwe stressconditietests toegevoegd, namelijk ISOS-V (elektrische biasstress), ISOS-LC (licht- en donkercyclustest), ISOS-I (intrinsieke prestatietest) .

Figuur 1. Nieuw ISOS-testprogramma

De overwegingen voor het toepassen van elektrische voorspanning komen voornamelijk voort uit de volgende punten:

1. Normaal gesproken bevindt de component zich tijdens de daadwerkelijke werking in de buurt van het maximale vermogenspunt (voorwaarts voorgespannen), maar na een plotseling verlies van lichtomstandigheden bevindt de batterij zich in een open circuitspanningsstatus. Hiertoe beveelt het artikel aan: Pas een spanning toe die gelijk is aan Vmpp of Voc als de voorwaartse elektrische voorspanningsvoorwaarde ;

2. Bij zonnepanelen in de schaduw kunnen de cellen in de schaduw worden gedwongen te werken door omgekeerde bias toe te passen, zodat ze overeenkomen met de rest van de module. Dit is de omgekeerde elektrische voorspanningstoestand. artikelsuggesties, Er kan een constante negatieve bias worden toegepast , zoals -Voc, wordt gebruikt om de situatie te simuleren van componenten met afgeschermde bypass-diodes, of om de stroom te dwingen te bereiken -Jmpp wordt gebruikt om de situatie te simuleren van componenten zonder afgeschermde bypass-diodes.

Naarmate het niveau van de testprocedures toeneemt, is het bovendien ook noodzakelijk om de bijbehorende temperatuur en vochtigheid in te stellen.

Figuur 2. Parameters van de testprocedure voor elektrische bias

Er zijn berichten dat perovskietcellen in een donkere omgeving een volledige of gedeeltelijk omkeerbare afbraak kunnen ondergaan. Verschillende stressomstandigheden van licht-donkercycli en steady-state fotoveroudering (ISOS-L) zullen verschillende degradatiemodi vertonen.

In het vorige artikel over organische fotovoltaïsche materialen en het testen van apparaten staan ​​al tests met betrekking tot de afwisseling van licht en donker. ISOS-LT-2 en ISOS-LT-3, de methode is om de verlichting in te schakelen tijdens de fase van de vochtigheidscontrole (het gedeelte dat de 40℃ overschrijdt) en de verlichting uit te schakelen tijdens de fase waarin de vochtigheid niet onder controle is.。

De enkele cyclustijd van deze oplossing is echter kort en de temperatuur bestaat nog steeds als een variabele tijdens de fase waarin de verlichting constant wordt gehouden. Daarom is het niet geschikt voor systematisch onderzoek naar de impact van verlichting en de dynamische veranderingen ervan op de prestaties van het apparaat, en is het geschikter voor classificatie in de categorie van thermische cyclustests van hoge orde.

Daartoe heeft het artikel een reeks licht- en donkercyclustestplannen voor perovskietbatterijen herzien: in een cyclusperiode van 2, 8 of 24 uur is de (licht:donker) verhouding 1:1 of 1:2 voor testen.

Naarmate het testniveau hoger wordt, worden er extra stressomstandigheden toegevoegd. ISOS-LC-2 Er is een constante temperatuur toegevoegd om de effecten van licht en warmte te onderzoeken . ISOS-LC-3 Er zijn constante temperatuur- en vochtigheidsomstandigheden toegevoegd om de effecten van licht, vochtigheid en hitte te onderzoeken.

Figuur 3. Parameters van het licht- en donkercyclustestprogramma

Intrinsieke prestatietests hebben tot doel de prestaties van de perovskietcel en de verpakkingsmaterialen zelf te onderzoeken. Het artikel verdeelt de stressomstandigheden die de prestaties van componenten beïnvloeden in twee hoofdcategorieën:

1. intrinsieke factoren (relevant, ongeacht hoe verpakt of beschermd de testomgeving is): licht, temperatuur, elektrische bias;

2. externe factoren (gecontroleerd door de interactie van de batterij met omgevingsstoffen): water, zuurstof.

De stabiliteitsinvloed van externe factoren hangt af van de gevoeligheid van de batterij voor water en lucht en van de stabiliteit van het verpakkingsmateriaal. Het verpakkingsmateriaal dient als barrière om de interne batterij te beschermen, en de barrièreprestaties ervan zullen rechtstreeks van invloed zijn op de uiteindelijke prestaties van de module. Voordat we de degradatie van de module volledig begrijpen, is het noodzakelijk om het stabiliteits- en degradatiemechanisme van het verpakkingsmateriaal te begrijpen.

Het artikel suggereert dat het verpakkingsmateriaal in dezelfde verouderingsprocedure kan worden verouderd om de barrière-eigenschappen (water, zuurstof) voor en na veroudering te testen. Deze aanpak is hetzelfde als de IEC 62788-testreeks. Op dit moment zijn er geen specifieke testnormen voor verpakkingsmaterialen voor perovskietcellen vastgesteld. De verwachting is dat dit in de toekomst verbeterd zal worden.

Wat het onderzoek naar de stabiliteitseffecten van interne factoren betreft, zijn de meeste testobjecten verpakte componenten. Omdat de barrière-eigenschappen van de verpakkingsmaterialen na verpakking onbekend zijn (het is lastig om ze los te maken en te testen), is het niet bevorderlijk om onderscheid te maken in de mate van impact van interne factoren en externe factoren op de stabiliteit van de batterij.

daarom artikelsuggesties Bewaar niet-ingekapselde perovskietcellen in inerte gassen (stikstof, argon, enz.) voor verouderingstests . Verder zijn de rest van de testomstandigheden hetzelfde als de procedures in ISOS. Dit type test wordt onderscheiden door de toevoeging van "I" aan het einde van de testnaam. Figuur 4 geeft een overzicht van de procedures die worden aanbevolen voor inherente prestatietests in het protocol.

Figuur 4. Lijst met programma's waarvoor inherente stabiliteitstests vereist zijn

《Overgang van de Perovskiet-zonne-energie

Technologieën om flexibel te zijn》

Vergeleken met stijve perovskietcomponenten zijn flexibele componenten vanwege hun flexibele afmetingen en buigbaarheid geschikt voor een verscheidenheid aan speciale toepassingsscenario's. Dit kenmerk vereist echter ook dat flexibele componenten goede mechanische vervormingsmogelijkheden moeten hebben, en hun mechanische eigenschappen, zoals buigsterkte, zullen rechtstreeks van invloed zijn op de betrouwbaarheid en stabiliteit op lange termijn van het apparaat in praktische toepassingen.

Het testen van de stabiliteit van perovskietcellen in het bestaande ISOS-protocol richt zich voornamelijk op het bestuderen van de operationele stabiliteit in licht-, hitte- en vochtomgevingen, terwijl de mechanische stabiliteit wordt genegeerd. De bestaande testmethoden voor flexibele componenten komen voornamelijk uit IEC 61215 (krullen) en ICE 61646 (draaien). Deze methoden kunnen de inherente buigweerstand van flexibele componenten testen, maar vanwege het ontbreken van extra spanningsomstandigheden (zoals temperatuur, vochtigheid, elektrische voorspanning, licht, enz.) komen de experimentele resultaten niet overeen met daadwerkelijke toepassingen.

Op basis van deze achtergrond hebben LA Castriotta[3] et al. stelde vier voorgestelde testprocedures voor voor de buigeigenschappen van flexibele perovskieten, namelijk: ISOS-B (buigstabiliteit), ISOS-M (mechanische cyclus), ISOS-TM (Dark State Thermal Bending), ISOS-LM (Light Moisture Thermal Bending).

Hoewel deze tests nog niet formeel zijn opgenomen in relevante internationale normen, bieden ze een haalbare oplossing voor het testen van de buigprestaties van flexibele componenten, namelijk uitgebreide buigtests onder meerdere spanningen. Ik geloof dat de tests op dit gebied in de nabije toekomst verder zullen worden verbeterd.

Figuur 5. Testprocedure aanbevolen door LA Castriotta et al.

Referenties

[1] Matthew O. Reese, Suren A.Gevorgyan et al. Testprotocollen voor consensusstabiliteit voor organische fotovoltaïsche materialen en apparaten. Zonne-energiematerialen en zonnecellen. Deel 95, nummer 5, mei 2011, pagina's 1253-1267. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2011.01.036

[2] Khenkin, MV, Katz, EA, Abate, A. et al. Consensusverklaring voor stabiliteitsbeoordeling en rapportage voor perovskiet-zonne-energie op basis van ISOS-procedures. Natuur energie. deel 5. pagina's 35–49 (2020), 35–49 (2020). https://doi.org/10.1038/s41560-019-0529-5

[3] Luigi Angelo Castriotta, Md Aslam Uddin et al. Overgang van Perovskiet-zonnetechnologieën naar flexibel zijn. Geavanceerde materialen. Deel 37, nummer 8, 25 februari 2025

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

Copyrightverklaring Het copyright van dit artikel behoort toe aan Shangrou New Energy

Welkom bij het doorsturen naar uw vriendenkring. Neem contact met ons op voor herdruk.