Оценка качества Шанжоу | От лаборатории к применению: подробное объяснение фотоэлектрической системы испытания стабильности ISOS на перовските (часть 2)

《Заявление о консенсусе по оценке стабильности и отчетности по перовскитным фотоэлектрическим элементам на основе ISOS

процедуры》

К 2020 году на основе предыдущих методов тестирования ISOS органических фотоэлектрических материалов и устройств было принято консенсусное заявление об оценке стабильности и отчетности о перовскитных фотоэлектрических устройствах. В этой статье сохранены исходные пять типов испытаний и добавлены три новых испытания в стрессовых условиях, а именно ISOS-V (напряжение электрического смещения), ISOS-LC (испытание светового и темного цикла), ISOS-I (собственное испытание производительности) .

Рисунок 1. Новая программа тестирования ISOS

Соображения относительно приложения напряжения электрического смещения в основном вытекают из следующих моментов:

1. Обычно во время фактической работы компонент находится в состоянии, близком к состоянию максимальной мощности (находится в прямом смещении), но после внезапной потери освещенности батарея будет находиться в состоянии напряжения разомкнутой цепи. С этой целью в статье рекомендуется применять напряжение, равное Vmpp или Voc, в качестве условия прямого электрического смещения ;

2. В затененных солнечных модулях заштрихованные элементы можно заставить работать, применяя обратное смещение, чтобы оно соответствовало остальной части модуля. Это состояние обратного электрического смещения. предложения статьи. Можно применить постоянное отрицательное смещение , например, -Voc, используется для моделирования ситуации с компонентами с экранированными байпасными диодами, или принудительное достижение тока -Jmpp используется для моделирования ситуации с компонентами без экранированных байпасных диодов.

Кроме того, по мере повышения уровня тестовых процедур также необходимо устанавливать соответствующую температуру и влажность.

Рисунок 2. Параметры процедуры проверки электрического смещения

Есть сообщения о том, что клетки перовскита могут подвергаться полной или частично обратимой деградации в темной среде. Различные стрессовые условия циклов света и темноты и стационарного фотостарения (ISOS-L) будут демонстрировать разные режимы деградации.

В предыдущей статье об органических фотоэлектрических материалах и тестировании устройств уже были тесты, связанные с чередованием света и темноты. ISOS-LT-2 и ISOS-LT-3, метод заключается в включении освещения на этапе контроля влажности (часть, превышающая 40 ℃) и выключении освещения на этапе, когда влажность не контролируется.。

Однако время одного цикла этого решения короткое, и температура все еще существует как переменная на этапе, когда освещенность поддерживается постоянной. Следовательно, он не подходит для систематических исследований влияния освещения и его динамических изменений на производительность устройства и больше подходит для классификации в категорию испытаний термического цикла высокого порядка.

С этой целью в статье был пересмотрен набор планов испытаний светового и темного цикла для перовскитовых батарей: в период цикла 2, 8 или 24 часа соотношение (свет: темнота) для тестирования составляет 1:1 или 1:2.

По мере повышения уровня испытаний будут добавляться дополнительные стрессовые условия. ISOS-LC-2 Условия постоянной температуры были добавлены для изучения влияния света и тепла . ISOS-LC-3 Условия постоянной температуры и влажности были добавлены для изучения воздействия света, влажности и тепла.

Рисунок 3. Параметры программы тестирования светового и темного цикла

Тестирование собственных характеристик направлено на изучение характеристик перовскитного элемента и самих упаковочных материалов. В статье стрессовые условия, влияющие на производительность компонентов, разделены на две основные категории:

1、внутренние факторы (значимы независимо от того, насколько упакована или защищена испытательная среда): свет, температура, электрическое смещение;

2. Внешние факторы (контролируются взаимодействием аккумулятора с веществами окружающей среды): вода, кислород.

Влияние на стабильность внешних факторов зависит от чувствительности аккумулятора к воде и воздуху, а также от устойчивости упаковочного материала. Упаковочный материал служит барьером для защиты внутренней батареи, и его барьерные характеристики напрямую влияют на конечную производительность модуля. Прежде чем полностью понять деградацию модуля, необходимо понять механизм стабильности и деградации упаковочного материала.

В статье предполагается, что упаковочный материал можно состарить в одной и той же процедуре старения, чтобы проверить его барьерные свойства (вода, кислород) до и после старения. Этот подход аналогичен серии испытаний IEC 62788. В настоящее время не установлено никаких стандартов испытаний специально для перовскитных упаковочных материалов для ячеек. Ожидается, что в будущем оно будет улучшено.

Что касается исследований влияния на стабильность внутренних факторов, то большинство объектов испытаний представляют собой комплектные компоненты. Поскольку барьерные свойства упаковочных материалов после упаковки неизвестны (неудобно отклеивать и проверять), различать степень влияния внутренних факторов и внешних факторов на стабильность аккумулятора не позволяет.

поэтому статьи предлагают хранить неинкапсулированные перовскитовые элементы в инертных газах (азот, аргон и т. д.) для испытаний на старение , в остальном остальные условия испытаний такие же, как процедуры ISOS. Этот тип теста можно отличить по добавлению буквы «I» в конце названия теста. На рисунке 4 перечислены процедуры, рекомендуемые для тестирования производительности в протоколе.

Рисунок 4. Список программ, требующих проверки внутренней стабильности

《Переход перовскита Solar

Технологии для гибкости》

По сравнению с жесткими компонентами из перовскита, гибкие компоненты подходят для различных сценариев специального применения благодаря их гибкому размеру и способности к изгибу. Однако эта характеристика также требует, чтобы гибкие компоненты имели хорошую способность к механической деформации, а их механические свойства, такие как прочность на изгиб, будут напрямую влиять на надежность и долговременную стабильность устройства в практическом применении.

Тестирование стабильности перовскитных ячеек в существующем протоколе ISOS в основном сосредоточено на изучении стабильности работы в условиях света, тепла и влаги, игнорируя при этом механическую стабильность. Существующие методы испытаний гибких компонентов в основном основаны на стандартах IEC 61215 (скручивание) и ICE 61646 (скручивание). Эти методы позволяют проверить внутреннюю устойчивость гибких компонентов к изгибу, но из-за отсутствия дополнительных стрессовых условий (таких как температура, влажность, электрическое смещение, свет и т. д.) экспериментальные результаты не соответствуют реальным применениям.

Основываясь на этом, LA Castriotta[3] et al. предложил четыре предлагаемых процедуры испытаний свойств гибких перовскитов на изгиб, а именно: ISOS-B (стабильность на изгиб), ISOS-M (механический цикл), ISOS-TM (термический изгиб в темном состоянии), ISOS-LM (термический изгиб при легкой влажности).

Хотя эти испытания еще официально не включены в соответствующие международные стандарты, они обеспечивают реальное решение для проверки характеристик гибких компонентов на изгиб, а именно, комплексные испытания на многократный изгиб. Я считаю, что в ближайшем будущем тестирование в этой области продолжит совершенствоваться.

Рисунок 5. Процедура испытаний, рекомендованная LA Castriotta et al.

Ссылки

[1] Мэтью О. Риз, Сурен А. Геворгян и др. Согласованные протоколы испытаний на стабильность органических фотоэлектрических материалов и устройств. Солнечные энергетические материалы и солнечные элементы. Том 95, выпуск 5, май 2011 г., страницы 1253–1267. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2011.01.036

[2] Хенкин М.В., Кац Е.А., Абате А. и др. Заявление о консенсусе по оценке стабильности и отчетности по перовскитным фотоэлектрическим элементам на основе процедур ISOS. Энергия природы. том 5. страницы 35–49 (2020 г.), 35–49 (2020 г.). https://doi.org/10.1038/s41560-019-0529-5

[3] Луиджи Анджело Кастриотта, доктор Аслам Уддин и др. Переход перовскитных солнечных технологий к гибкости. Предварительные материалы. Том 37, выпуск 8, 25 февраля 2025 г.

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

Заявление об авторских правах Авторские права на эту статью принадлежат Shangrou New Energy.

Добро пожаловать для пересылки вашему кругу друзей, пожалуйста, свяжитесь с нами для перепечатки.