Shangrou kvalitetsvurdering | Fra laboratorium til bruk: Detaljert forklaring av Perovskite fotovoltaisk ISOS stabilitetstestingssystem (del 2)

《Konsensuserklæring for stabilitetsvurdering og rapportering for perovskitt solceller basert på ISOS

prosedyrer》

Når tiden kommer til 2020, basert på de tidligere ISOS-testmetodene for organiske fotovoltaiske materialer og enheter, ble det etablert en konsensuserklæring om stabilitetsvurdering og rapportering av perovskitt-fotovoltaiske enheter. I denne artikkelen beholdes de opprinnelige fem testtypene, og tre nye stresstilstandstester er lagt til, nemlig ISOS-V (elektrisk skjevhetsspenning), ISOS-LC (lys og mørke syklustest), ISOS-I (intrinsic performance test) .

Figur 1. Nytt ISOS-testprogram

Betraktningene for å bruke elektrisk forspenningsspenning stammer hovedsakelig fra følgende punkter:

1. Vanligvis er komponenten nær den maksimale strømpunkttilstanden under faktisk drift (foroverforspent), men etter et plutselig tap av lysforhold vil batteriet være i en åpen kretsspenningstilstand. For dette formål anbefaler artikkelen, bruk en spenning lik Vmpp eller Voc som den forovergående elektriske forspenningstilstanden；

2. For skraverte solcellemoduler kan de skraverte cellene tvinges til å fungere ved å bruke omvendt bias for å matche resten av modulen. Dette er den omvendte elektriske forspenningstilstanden. artikkelforslag, En konstant negativ skjevhet kan brukes , for eksempel -Voc, brukes til å simulere situasjonen til komponenter med bypass-dioder som er skjermet, eller tvinge strømmen til å nå -Jmpp brukes til å simulere situasjonen til komponenter uten bypass-dioder som er skjermet.

I tillegg, ettersom nivået på testprosedyrene øker, er det også nødvendig å stille inn tilsvarende temperatur og fuktighet.

Figur 2. Parametere for prosedyre for elektrisk skjevhet

Det er rapporter om at perovskittceller kan gjennomgå fullstendig eller delvis reversibel nedbrytning i mørke omgivelser. Ulike spenningsforhold for lys-mørke sykluser og steady-state fotoaldring (ISOS-L) vil vise forskjellige nedbrytningsmoduser.

I forrige artikkel om organiske fotovoltaiske materialer og enhetstesting er det allerede tester knyttet til lys og mørke veksling. ISOS-LT-2 og ISOS-LT-3, metoden er å slå på belysningen under fuktighetskontrollfasen (delen som overstiger 40 ℃), og slå av belysningen under scenen når fuktigheten ikke er kontrollert. .

Enkeltsyklustiden for denne løsningen er imidlertid kort, og temperaturen eksisterer fortsatt som en variabel i det stadiet hvor belysningen holdes konstant. Derfor er den ikke egnet for systematisk forskning på virkningen av belysning og dens dynamiske endringer på enhetens ytelse, og er mer egnet for klassifisering i kategorien termisk syklustest av høy orden.

For dette formål reviderte artikkelen et sett med lyse og mørke syklustestplaner for perovskittbatterier: i en syklusperiode på 2, 8 eller 24 timer er (lys:mørke)-forholdet 1:1 eller 1:2 for testing.

Etter hvert som testnivået øker, vil ytterligere stressforhold bli lagt til. ISOS-LC-2 En konstant temperaturbetingelse ble lagt til for å utforske effekten av lys og varme ，ISOS-LC-3 Konstante temperatur- og fuktighetsforhold ble lagt til for å utforske effekten av lys, fuktighet og varme.

Figur 3. Parametere for testprogram for lys og mørk syklus

Intrinsic ytelsestesting tar sikte på å utforske ytelsen til perovskittcellen og selve emballasjematerialene. Artikkelen deler spenningsforholdene som påvirker komponentytelsen i to hovedkategorier:

1、iboende faktorer (relevante uansett hvor pakket eller beskyttet testmiljøet er): lys, temperatur, elektrisk skjevhet;

2、eksterne faktorer (kontrollert av batteriets interaksjon med miljømessige stoffer): vann, oksygen.

Stabilitetspåvirkningen av ytre faktorer avhenger av batteriets følsomhet for vann og luft, samt stabiliteten til emballasjematerialet. Emballasjematerialet fungerer som en barriere for å beskytte det interne batteriet, og barriereytelsen vil direkte påvirke den endelige ytelsen til modulen. Før du fullt ut forstår nedbrytningen av modulen, er det nødvendig å forstå stabiliteten og nedbrytningsmekanismen til emballasjematerialet.

Artikkelen foreslår at emballasjematerialet kan eldes i samme aldringsprosedyre for å teste barriereegenskapene (vann, oksygen) før og etter aldring. Denne tilnærmingen er den samme som IEC 62788-serien med tester. For tiden er det ikke etablert noen teststandarder spesifikt for perovskittcelleemballasjematerialer. Det forventes å bli forbedret i fremtiden.

Når det gjelder forskning på stabilitetseffekter av interne faktorer, er de fleste testobjektene pakkede komponenter. Siden barriereegenskapene til emballasjematerialene er ukjente etter emballasje (det er upraktisk å skrelle av og teste), er det ikke egnet til å skille graden av innvirkning av interne faktorer og eksterne faktorer på batteristabilitet.

derfor artikkelforslag Lagre uinnkapslede perovskittceller i inerte gasser (nitrogen, argon, etc.) for aldringstester , bortsett fra det er resten av testbetingelsene de samme som prosedyrene i ISOS. Denne typen test vil skilles ut ved å legge til "I" på slutten av testnavnet. Figur 4 viser prosedyrene anbefalt for iboende ytelsestesting i protokollen.

Figur 4. Liste over programmer som krever iboende stabilitetstesting

《Overgang av Perovskite Solar

Teknologier for å være fleksibel》

Sammenlignet med stive perovskittkomponenter er fleksible komponenter egnet for en rekke spesielle bruksscenarier på grunn av deres fleksible størrelse og bøybarhet. Denne egenskapen krever imidlertid også at fleksible komponenter må ha gode mekaniske deformasjonsevner, og deres mekaniske egenskaper som bøyestyrke vil direkte påvirke påliteligheten og langtidsstabiliteten til enheten i praktiske applikasjoner.

Stabilitetstestingen av perovskittceller i den eksisterende ISOS-protokollen fokuserer hovedsakelig på å studere driftsstabiliteten i lys-, varme- og fuktighetsmiljøer, mens man ignorerer mekanisk stabilitet. De eksisterende testmetodene for fleksible komponenter kommer hovedsakelig fra IEC 61215 (krølling) og ICE 61646 (vridning). Disse metodene kan teste den iboende bøyemotstanden til fleksible komponenter, men på grunn av mangelen på ekstra spenningsforhold (som temperatur, fuktighet, elektrisk skjevhet, lys, etc.), mangler de eksperimentelle resultatene samsvar med faktiske applikasjoner.

Basert på denne bakgrunnen har LA Castriotta[3] et al. foreslått fire foreslåtte testprosedyrer for bøyeegenskapene til fleksible perovskitter, nemlig: ISOS-B (Bøyestabilitet), ISOS-M (Mechanical Cycle), ISOS-TM (Dark State Thermal Bending), ISOS-LM (Light Moisture Thermal Bending).

Selv om disse testene ennå ikke er formelt innlemmet i relevante internasjonale standarder, gir de en gjennomførbar løsning for å teste bøyeytelsen til fleksible komponenter, nemlig omfattende bøyetester med flere spenninger. Jeg tror at testing på dette området i nær fremtid vil fortsette å bli forbedret.

Figur 5. Testprosedyre anbefalt av LA Castriotta et al.

Referanser

[1] Matthew O. Reese, Suren A.Gevorgyan et al. Konsensus stabilitetstestingsprotokoller for organiske fotovoltaiske materialer og enheter. Solenergimaterialer og solceller. Bind 95, utgave 5, mai 2011, side 1253-1267. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2011.01.036

[2] Khenkin, MV, Katz, EA, Abate, A. et al. Konsensuserklæring for stabilitetsvurdering og rapportering for perovskitt solceller basert på ISOS-prosedyrer. Naturenergi. bind 5. side 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 av Perovskite Solar Technologies til å være fleksibel. Forhåndsmateriell. Bind 37, utgave 8, 25. februar 2025

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

Opphavsrettserklæring Opphavsretten til denne artikkelen tilhører Shangrou New Energy

Velkommen til å videresende til din vennekrets, vennligst kontakt oss for opptrykk.