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钙钛矿电池稳定性研究进展及IEC61215:2016测试项目设备推荐

2020-07-13 10:52:17

紫外预处理


2020年5月一款由澳大利亚科学家开发的、钙钛矿太阳能电池通过了IEC61215:2016规定的一系列高温和湿度测试,采用低成本的解决方案克服了一些阻碍该技术走向商业
化的挑战。科学家们正是利用简单、低成本的聚合物-玻璃毡抑制钙钛矿太阳能电池分解来做到这一点的。由新南威尔士大学(UNSW)主导且与悉尼大学(University of Sydney)合作组建的一
个科学家小组声称,在开发耐久型钙钛矿太阳能电池(常称为“下一代”太阳能光伏技术)的全球竞赛中,他们走在世界最前列。在走向商业化的重要一步中,该小组宣布其钙钛矿已通过严格的
国际电工委员会(IEC)高温和湿度测试标准。

  这些科学家们一直致力于研究金属卤化物钙钛矿太阳能电池,在短短10年时间里取得了前所未有的进展,将电池的电源转换效率从3.8%提高到25.2%。相比而言,科学家们花了大约40年的时间
才使得硅电池的转换率达到26.7%。悉尼大学纳米科学系首任主席约翰·胡克(John Hooke)说道:“它们非常便宜,比硅薄500倍,因此柔性极高且重量超轻。它们还具有巨大的能量使能特
性,且太阳能转换率较高。”

   但是,无保护的钙钛矿电池不如硅基电池耐久,因此尚不具备商业可行性。为了走出实验室,钙钛矿需要承受因潮湿、高温和光照所产生的长期环境胁迫。Ho-Baillie教授说道:“钙钛矿电池需
要达到现行商业标准。这正是我们的研究令人振奋的地方。我们已经证实,我们可以大大提高它们的热稳定性。”

简单的玻璃和聚合物解决方案

  这项研究——由14名科学家(大多是澳大利亚科学家)共同撰写且如今发表在《科学》杂志上——详细阐述了研究小组提出的低成本解决方案。研究人员采用气相色谱-质谱法(GC-MS)来识
别 高性能电池中常用的热应激杂化钙钛矿的特征性挥发性产物及分解途径。采用这一方法,他们发现,采用简单、低成本的聚异丁烯(合成橡胶)基或聚烯烃基聚合物-玻璃组合物封装的有机-无
机钙钛矿太阳能电池封装具有优异的耐久性,超出了IEC61215:2016湿热湿冻测试的要求。

IEC61215:2016中规定需对太阳能电池组件的耐候性能进行如下测试:

1)4.10 UV preconditioning test (MQT 10) 紫外预处理测试
  主要测试目的为识别易受紫外线降解的材料和粘合剂。需包含UVA及UVB(280nm-400nm)且不均匀度小于15%的紫外光源以不超过250W/m2的强度连续照射。测试过程中组件温度需保持在
(60 ± 5) °C。

2)4.12 Humidity-freeze test (MQT 12) 冷冻测试
目的为确定模块承受高温和高温以及随后低于零度的温度条件的能力。

3)4.13  Damp heat test (MQT 13) 湿热测试
目的为确定组件承受长期湿度渗透的能力。
测试温度:(85±2)°C,相对湿度:(85±5)%,测试时间:1000h
 这些测试可帮助确定太阳能电池组件是否能够经受住室外操作条件的影响,所有商业化的组件必须通过这些耐候测试测考验。


  森朗德光电提供的UV老化箱针对以上IEC61215:2016中规定的测试提供紫外预处理以及温度湿度循环测试所需的紫外预处理设备以及高低温箱。还可根据客户不同的需求提供定制非标产品。此外针对钙钛矿研发过程中的稳定性测试还开发了模拟阳光测试箱可在研发阶段随时确认电池的稳定性及可靠性。