如何攻克钙钛矿太阳能电池电性能测试技术壁垒?

1

前言

       “碳达峰、碳中和”背景下,发展新能源成为降低碳排放的第一驱动力。以太阳能为代表的清洁能源在市场上的占比大幅提升,与之对应的太阳能电池同样发展迅速。太阳能电池是一种吸收光能产生电能的半导体光电二极管,硅基电池作为第一代太阳能电池占据着市场主导地位;第二代太阳能电池为多元化薄膜电池,优点在于转化效率高、质量小、厚度薄,但其研究原料的环境污染效应颇具争议;如今,以燃料敏化、量子点、钙钛矿为代表的第三代太阳能电池逐渐进入人们视野。

2

光伏市场广阔

钙钛矿太阳能电池机遇蕴于其中

        目前,全球已有60多个国家制定了太阳能光伏发电产业发展规划或指导意见;在第28届联合国气候变化大会(COP28)上,全球近200个缔约方达成历史性协议,呼吁在2030年前将全球可再生能源产能增加2倍,这对于光伏产业的发展而言又是一大利好。

        作为新一代太阳能电池,钙钛矿太阳能电池在光伏领域同样展现出巨大的潜力。钙钛矿材料具有较高的吸光系数、可调节的带隙、较高的载流子迁移率、较低的激子结合能、较长的载流子传输距离等优点。相比于晶硅电池,具有非常明显的优势。经过多年的发展,以钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池的光电转换效率(PCE)从最初的3.8%迅速上升到25.7%,成为最具竞争力的理想光伏电池。

图片

图:钙钛矿电池和单晶硅电池实验室效率对比

        根据CPIA预测,全球钙钛矿电池总产能将从2023年1GW增长至2030年461GW;2023至2030年的年复增长率达到140.01%。

图片

数据来源:观知海内信息网

        目前,钙钛矿电池正处在从实验室走向产业化的初期,由于其材料特性的影响,稳定性方面还存在技术难点,和晶硅相比寿命及量产效率还有较大差距。此外,钙钛矿太阳能电池在性能测试中的迟滞现象会严重影响器件效率的测定,产业化I-V测试面临着巨大的挑战,传统的测试方案存在明显局限。因此,标准化的性能参数评价、精准的稳定性测试以及符合使用场景的测试方法将有效的推进钙钛矿太阳能电池的规模化、产业化发展。

3

产业化进程提速

测试技术壁垒如何攻克?

        光电转换效率(PCE)是钙钛矿太阳能电池最主要的性能评价指标,常规测量效率的方法是基于特定的光谱和测试环境下,对电流-电压曲线 (I-V曲线) 进行测量,测试参数包括短路电流(Isc)、开路电压(Voc)以及填充因子(FF)等。量子效率一般用来表征光电流与入射光的关系,它不但能反映太阳能电池内各层材料的质量,也能反映减反膜、辐照损伤和各个界面层的质量。

        此外,热斑效应和PID效应是光伏电站运行过程中的多发问题。热斑效应是指某一太阳能电池片由于内部缺陷或者外部遮挡,被当做负载消耗其他有光照的电池片所产生的能量,在降低组件输出功率的同时,还易使遮挡电池的局部温度升高而受损。在光伏系统中,一般采用旁路二极管作为热斑保护,能够有效地防止电池片因热斑效应而烧毁,是光伏太阳能组件的重要组成部分。因此,旁路二极管的有效运行直接影响着光伏电站的发电量及使用安全,性能测试十分重要。

图片

图:旁路二极管并联示意图

        PID(Potential induced degradation)效应又称电势诱导衰减,是光伏组件的封装材料和其上下表面材料、电池片与其接地金属边框之间在高电压作用下出现离子迁移而形成漏电流,大量Na+电荷聚集在电池片表面,使得电池片表面的钝化效果恶化,从而导致电池片的填充因子、开路电压及短路电流降低,电池组件功率衰减,衰减程度可达50%。

图片

图:PID效应示意图

        因此,如何科学有效的进行旁路二极管电性能测试以及PID测试,对提高光伏组件发电效率及寿命非常重要。

4

基于普赛斯数字源表的钙钛矿

太阳能电池性能测试解决方案

        普赛斯仪表致力于数字源表的研究,并于2019年率先实现数字源表的国产化,陆续推出了高精度数字源表、插卡式源表等产品。围绕钙钛矿太阳能电池的测试需求,联合行业知名厂商为用户打造科研级单通道及多通道太阳能电池测试解决方案,具有较好的一致性测量特性,可精确的输出和测量电压、电流,预防器件损坏;同时,极大的缩短测试时间、简化整体测试系统设计,具有较好的可用性。为光伏器件的研究、质检以及应用提供可靠的测试工具。

图片

单通道I-V测试方案

单通道I-V测试系统以普赛斯数字源表为核心,搭载3A级太阳能模拟光源、夹具、温度控制器以及专用I-V测试软件等组成。可进行短路电流(Isc)、开路电压(Voc)、填充因子(FF)等参数的测试。

图片

图:单通道I-V测试系统架构图

图片

图:I-V测试曲线图

图片

多通道轮询I-V测试方案

方案采用多通道LED光源、通道切换器以及S系列台式源表组成。S源表通过通道切换器轮询测试多颗钙钛矿电池。多通道LED光源提供模拟光源,配套多通道太阳能电池I-V测试软件提升测试效率。

图片

图:MPPT轮询老化测试系统架构图

图片

MPPT并行老化测试方案

采用普赛斯插卡式源表(CS1010C + CS系列子卡)组建多通道老化测试方案,具有通道密度高、同步触发功能强,多设备组合效率高等特点。每个通道老化一块电池,最大可支持40个通道老化方案。系统主要分为I-V测试、MPPT追踪、V-t 测试和I-t测试四个主测试项目。

图片

图:MPPT并行老化测试系统架构图

图片

量子效率测试方案

方案以普赛斯数字源表为核心,搭配光源系统、光栅扫描单色仪以及样品测试暗箱,可进行光谱响应度、外量子效率、内量子效率、发射率/透射率、短路电流密度等参数的测试。

图片

图:量子效率测试系统架构图

图片

图:量子效率测试曲线图

图片

旁路二极管热性能测试方案

热性能测试旨在确定二极管的温度特性以及其在连续工作条件下的最大结温,将组件加热到指定温度,并施加Isc或者1.25倍的Isc脉冲电流,脉冲宽度不大于1ms,实时检测旁路二极管的正向电压。参照IEC 61215-2规范,采用普赛斯PL系列窄脉冲LIV测试系统或HCPL100高电流脉冲电源作为脉冲电流源,输出脉冲电流时可同步测量器件电压,具有源测精度高达0.1%、输出脉冲边沿陡(最小100ns)、测试效率高等优点。

图片

图:普赛斯PL系列窄脉冲LIV测试系统

图片

图:普赛斯HCPL100高电流脉冲电源

图片

PID测试方案

方案采用E系列高电压源测单元作为高压源,给太阳能电池组件的电极和金属边框施加1000V或1500V高压,测两端之间是否存在漏电流。设备采用恒压测流模式,最大电压高达3500V,最小电流低至1nA。

图片

图:普赛斯E系列高电压源测单元

图片

电池组件测试方案

钙钛矿电池组件通常是通过多块电池串并联形成,拥有更大电流和功率。普赛斯HCP大功率脉冲源表最大电流100A,最高功率支持5000W,能够满足大功率的电池组件I-V测试需求。

图片

图:普赛斯HCP系列大电流台式脉冲源表

        S/P系列精密型数字源表(SMU)是对钙钛矿太阳能电池和各种其他器件的进行电性能表征的最佳解决方案。其宽广的电流和电压测量范围,可以为科研及生产制造提供卓越的测量性能。结合太阳光模拟器以及专用的上位机软件,能极大简化太阳能电池测试效率,可以更精确、更轻松的表征器件。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/641662.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Docker(十五)Fedora CoreOS

作者主页: 正函数的个人主页 文章收录专栏: Docker 欢迎大家点赞 👍 收藏 ⭐ 加关注哦! Fedora CoreOS CoreOS 是一个专门为安全和大规模运行容器化工作负载而构建的新 Fedora 版本,它继承了 Fedora Atomic Host 和 C…

13.8.1异步、异步、异步 Page720~721

#include <iostream> #include <thread> #include <future>using namespace std;///定时炸弹第一波 void sync_sleep(int s) {cout << "sync_sleep----不使用异步" << endl;///启动定时this_thread::sleep_for(chrono::seconds(s)); /…

3、柱状图和热图

使用颜色或长度来比较数据集中的类别 既然您可以创建自己的线性图表,现在是时候了解更多的图表类型了! 顺便说一下,如果这是您第一次使用 Python 编写代码,那么您应该为迄今为止所完成的工作感到非常自豪,因为学习一项全新的技能从来都不是一件容易的事情!如果你坚持这个课…

n-皇后问题——DFS

问题描述 第一种方法 每一行放一个皇后边放皇后边判断是否符合条件递归到第n行&#xff0c;则说明当前方案符合条件&#xff0c;进行遍历 代码实现 #include <cstring> #include <iostream> #include <algorithm>using namespace std;const int N 10;int…

述评:中国经济是唱不衰的!

知乎网在发布《A股30年涨跌史一览》的《前言》中说&#xff1a;“以史为鉴&#xff0c;方可知兴替。月盈则亏&#xff0c;水满则溢&#xff0c;涨涨跌跌&#xff0c;才是股生&#xff01;A股不可能总是跌&#xff0c;不涨&#xff01;太阳底下没有新鲜事&#xff0c;历史是会重…

基于SpringBoot的学校防疫物资管理平台

文章目录 项目介绍主要功能截图&#xff1a;部分代码展示设计总结项目获取方式 &#x1f345; 作者主页&#xff1a;超级无敌暴龙战士塔塔开 &#x1f345; 简介&#xff1a;Java领域优质创作者&#x1f3c6;、 简历模板、学习资料、面试题库【关注我&#xff0c;都给你】 &…

PX4Gazobo中ROS通信问题记录

报错提示no data link 解决方法&#xff1a; 下载QGC然后在使用commander takeoff 之前打开QGC并等到显示连接&#xff0c;像下面这样 然后就能看到无人机起飞了。

Git Docker 学习笔记

注意&#xff1a;该文章摘抄之百度&#xff0c;仅当做学习笔记供小白使用&#xff0c;若侵权请联系删除&#xff01; 目录 列举工作中常用的几个git命令&#xff1f; 提交时发生冲突&#xff0c;你能解释冲突是如何产生的吗&#xff1f;你是如何解决的&#xff1f; git的4个…

100 道 Linux 面试题 附答案(一)

一、Linux 概述 什么是Linux Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统&#xff0c;是一个基于POSIX和Unix的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的Unix工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计…

限流算法 漏桶算法、令牌桶算法

并不能说明令牌桶一定比漏洞好&#xff0c;她们使用场景不一样。令牌桶可以用来保护自己&#xff0c;主要用来对调用者频率进行限流&#xff0c;为的是让自己不被打垮。所以如果自己本身有处理能力的时候&#xff0c;如果流量突发&#xff08;实际消费能力强于配置的流量限制&a…

cpu温度监测工具 -- Turbo Boost Switcher Pro

Turbo Boost Switcher Pro是一款专为Mac电脑设计的CPU性能管理软件&#xff0c;它的技术背后是Intel Turbo Boost。Turbo Boost技术是一项能够自动加速处理器主频的技术&#xff0c;为Mac电脑提供更强大的计算能力。然而&#xff0c;这项技术在使用过程中会产生更多热量&#x…

秒杀场景下的业务梳理——Redis分布式锁的优化

秒杀场景下的业务梳理——Redis分布式锁的优化 随着互联网的快速发展&#xff0c;商品秒杀的场景我们并不少见&#xff1b;秒杀是一种供不应求的&#xff0c;高并发的场景&#xff0c;它里面包含了很多技术点&#xff0c;掌握了其中的技术点&#xff0c;虽不一定能让你面试立马…

如何恢复最近删除的照片?掌握这些技巧是关键

在手机摄影成为我们日常生活不可或缺的一部分的今天&#xff0c;珍贵的照片记录着我们生活中的重要瞬间。然而&#xff0c;有时候在整理照片时&#xff0c;我们可能会不慎删除一些我们本不想失去的回忆。幸运的是&#xff0c;针对最近删除的照片&#xff0c;掌握一些关键的技巧…

表达式计算

四则运算表达式可以用表达式树表达&#xff0c;如下图后序遍历 现给你一个字符串&#xff0c;代表一个后序遍历形式的四则运算表达式&#xff0c;请计算出表达式的结果&#xff1a;(只输出整数部分) 注&#xff1a;除法只保留整数部分&#xff1b;5/4 1 输入&#xff1a; 一个…

jenkins安装配置,使用Docker发布maven项目全过程记录(2)

2、使用Docker发布Maven项目过程的配置 首先说明&#xff0c;在这里仅介绍我使用Jenkins的发布过程的配置&#xff0c;不涉及Dockerfile、docker-compose.yml文件的内容。 2.1 创建Item 在这里&#xff0c;输入item名称&#xff0c;我使用的Freestyle project&#xff0c;点击…

机器学习实验2——线性回归求解加州房价问题

文章目录 &#x1f9e1;&#x1f9e1;实验内容&#x1f9e1;&#x1f9e1;&#x1f9e1;&#x1f9e1;数据预处理&#x1f9e1;&#x1f9e1;代码缺失值处理特征探索相关性分析文本数据标签编码数值型数据标准化划分数据集 &#x1f9e1;&#x1f9e1;线性回归&#x1f9e1;&am…

CLIP探索笔记

CLIP探索笔记 记录CLIP的流水账&#xff0c;训练和推理是如何完成的&#xff1f; 每一次阅读都有不同的领悟和发现&#xff0c;一些简单的想法。 官方信息 CodePaperBlog只有预测代码模型&#xff0c;没有训练代码 它想干嘛&#xff1f; 他想做一个分类任务&#xff0c;一…

【MySQL故障】主从延迟越来越大

问题背景 研发执行了一个批量更新数据的操作&#xff0c;操作的表是个宽表&#xff0c;大概有90多个字段&#xff0c;数据量有800多w&#xff0c;但是研发是根据ID按行更新。更新开始后&#xff0c;该集群的主从延迟越来越大。 问题现象 1 从库应用binlog基本无落后&#x…

翻毛皮鞋脏了不会清洗怎么办?资深劳保鞋厂家来教你

劳保鞋皮面材质中除了常见的牛皮材质&#xff0c;翻毛皮也是频繁使用的材料&#xff0c;材质不同&#xff0c;在养护上也有区别&#xff0c;今天百华小编来和大家聊聊翻毛皮材质的鞋子清洁方法。 翻毛皮鞋清洗前的准备工作 1.除灰&#xff1a;对于表面灰尘&#xff0c;可以使用…

手机上菜谱记录簿在哪 用备忘录放大看菜谱更清晰

作为一个热爱生活的现代人&#xff0c;我深知健康饮食的重要性。然而&#xff0c;每当我想亲手为自己和家人烹饪美食时&#xff0c;厨艺的不精常常让我望而却步。好在互联网时代&#xff0c;网上搜罗的各式菜谱成了我的救星。但问题是&#xff0c;每次做菜时都得反复查找&#…