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應(yīng)用分享|關(guān)于鈣鈦礦電池中PID測試的新研究

更新時間:2024-12-04點擊次數(shù):323

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應(yīng)用背景 

該文章翻譯于Fraunhofer CSPDiagnostics and Metrology Solar Cells division等機(jī)構(gòu)共同研究的工作。

電勢誘導(dǎo)衰減(PID效應(yīng))普遍存在于晶體硅太陽能電池中,通常是由鈉離子產(chǎn)生分流效應(yīng)引起的,傳統(tǒng)太陽能電池已經(jīng)開發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)的PID測試條件。利用Freiburg Instruments開發(fā)的PIDcon設(shè)備,我們研究了標(biāo)準(zhǔn)化PID測試程序是否適用于各種結(jié)構(gòu)和成分的鈣鈦礦太陽能電池,結(jié)果發(fā)現(xiàn)盡管鈣鈦礦材料與硅基電池結(jié)構(gòu)有明顯差異,但PID測試結(jié)果顯示了它們對PID效應(yīng)的抗性能力,表明標(biāo)準(zhǔn)化PID測試對鈣鈦礦太陽能電池仍有檢測效果,這對于開發(fā)光伏(PV)模塊至關(guān)重要。

分析過程 

選用Fraunhofer ISE(樣本A)和Saule Technologies(樣本B)的兩組不同樣本,來解決標(biāo)準(zhǔn)化測試是否能預(yù)測鈣鈦礦模塊的長期穩(wěn)定性,它們的成分和結(jié)構(gòu)有很大差異,如圖1和圖2所示。

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圖 1.示意圖顯示 (a) 鈣鈦礦-硅串聯(lián)模塊的各層(來自ISE),其中頂部電池為鈣鈦礦,底部電池由硅異質(zhì)結(jié)制成,(b) 模塊的封裝結(jié)構(gòu),以及 (c) 模塊的實際圖片

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圖 2.(a)鈣鈦礦模塊層示意圖(來自Saule),(b)模塊的實際圖片。

在本研究中,利用Freiburg Instruments開發(fā)的PIDcon Bifacial設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)PID測試,并使用Sinus 220 Wavelabs儀器對兩種模塊的電學(xué)特性進(jìn)行分析。表1列出了PIDcon Bifacial的技術(shù)規(guī)格,圖3顯示了測試順序。

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3.測試序列圖。

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數(shù)據(jù)分析 

我們評估了兩組樣品初始階段、PID測試1小時后和PID測試3小時后模塊的情況。這些值已根據(jù)樣品的VocIsc進(jìn)行歸一化處理。無論電壓偏置極性如何,在PID測試的一個小時后,電池的填充因子(FF)都會明顯上升。正PID測試在接下來的三個小時內(nèi)保持較高的FF水平,但負(fù)PID測試會略微降低FF值。PID測試之前,“F"類型的樣品平均FF64.0%PID測試后,FF略有下降,約為1.1%,Voc則增加約2.6%PID測試后,“O"類型的樣品FF明顯增加,約為2.5%。

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圖 4. (a) 正PID應(yīng)力(1kV, 60°C)下Pero-Si-Tandem模塊上的cell_4的J-V曲線,(b)負(fù)PID應(yīng)力(-1 kV, 60°C)下同一模塊上的cell_4的J-V曲線。在電壓偏置極性不同的PID測試之間,將樣品儲存在黑暗的氮氣盒中

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圖 5.兩個不同樣品 (a)“F"和 (b)“O"(樣品組B,不同的前體成分)在PID測試(1 kV、60°C、4小時)之前和之后的J-V曲線。

實驗結(jié)論 

該實驗表明,標(biāo)準(zhǔn)化PID測試可成功地應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池的檢測,并揭示了對應(yīng)力條件對電池填充因子的一系列響應(yīng)。通過改變電壓偏置的極性可成功區(qū)分了溫度引起的效應(yīng)和電壓引起的效應(yīng)。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)需要進(jìn)一步研究以優(yōu)化測試方法并減輕PSC中潛在的衰減機(jī)制。通過對鈣鈦礦太陽能電池進(jìn)行PID標(biāo)準(zhǔn)化測試可以不僅有助于評估電池的長期可靠性、揭示性能衰減機(jī)制、優(yōu)化設(shè)計和封裝材料選擇,還能推動技術(shù)進(jìn)步并保障光伏系統(tǒng)的整體性能。

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