此方法有助于回答有关光伏可靠性、照明、电气负载、湿度和温度的组合效应等关键问题。与标准非应力可靠性测试相比,该方法具有以下优点:暴露于组合应力、缩短测试时间、实时监控设备性能。应力的组合可以调整,以模拟当地的气候,如极地和沙漠条件。
可以调整电气偏差以模拟个人底纹等效果。实时性能测量可实现更快、更简单的测试。它让我们了解很多关于降解过程的信息,并允许更好地预测或预防设备中发生的降解机制。
展示这个程序的将是汉克·斯泰弗斯、克拉斯·巴克和卡琳·萨利乌,他们都来自索利安。要开始该程序,请通过直接电流溅射涂层,在苏打石灰玻璃基材上沉积 0.5 微米的二分贝。然后,使用一摩尔氢氧化钠和0.3摩尔钾铁氰化物溶液,在长边边缘的摩尔德氧化硅中电化学蚀刻一条六毫米宽的条带。
接下来,在铜、钛、氦和氦气下的真空室中,通过将两微米厚的CIGS吸收层沉积在真空室中。然后通过化学浴沉积在样品上沉积50纳米的硫化镉。使用射频溅射在样品上沉积50至65纳米内在氧化锌和80至1000纳米的铝掺氧氧化锌。
接下来,使用刀片去除样品非蚀刻长边上 14 毫米宽的条带中的前四层,使二角背接触保持不变。将表膜放在样品上,溅射将样品边缘涂上60纳米的金,形成触点,然后用玻璃切割机或金刚石笔将样品切割成7毫米宽的碎片,从而形成7毫米至5毫米的细胞表面的样品。您可以测试任何你想要的设备,任何太阳能电池,任何模块,只要你能以可靠的方式与他们联系。
这需要由稳定的材料(如黄金)制成的触点。否则,您可能正在测试联系人的稳定性,而不是设备。接下来,在四点探头配置下,测量样品太阳能电池在标准条件下的原位电流电压性能。
然后,将样品放在带红外照明和 15 微米红外摄像机镜头的照明锁定热成像设备下。照亮样品并绘制温度空间差异图。使用此选项可识别有用和坏的样本。
之后,将样品放在带大功率 LED 的光致发光测绘仪器下,并记录空间光致发光图像。您还应使用其他几种分析技术,包括电致发光、分光光发光、外部量子效率测量和显微镜。根据这些暴露前和接触后测量结果,可以确定降解机制,并链接到暴露前特性。
用这种方式评估每个样本的视觉和横向缺陷。将至少两个非相邻样品存放在充满砷的手套箱中作为参考。将无参考太阳能电池安装在样品架中,这些太阳能电池在电池上没有阴影。
确保支架的测量销接触样品的正面和背面金触点。将样品架放在 CSI 设置的样品架上,以便太阳能电池和测量工具之间实现电气接触。将热电偶连接到样品。
通过空气质量 1.5 光源放置样品架进行照明,然后打开测量设备、电气负载和控制计算机。打开测量记录软件初始化仪器,然后为测量设计照明配置文件。接下来,填写样品信息,并为每个样品位置选择链接的热电偶。
然后,设置当前电压测量的初始电压、最终电压和步数。设置当前电压数据的自动保存位置。如果需要,定义样品的电气偏置。
然后,创建测量序列并添加相应的样本位置。在自动测量窗口中设置序列之间的等待时间,然后快速增加至 85% 的相对湿度,然后启动气候室序列,打开照明,切换到监控窗口,并开始记录电流电压测量。在斜坡期间监测室和样品温度至 85 摄氏度。
确认正在记录电气参数并生成电流电压曲线。一旦腔室达到85摄氏度,确认腔室湿度增加至85%注意这是降解实验的开始时间。将样品留在仪器中数百到数千小时,每 5 到 10 分钟测量一次电流电压曲线。
根据需要调整试验期间应用于样品的电气偏置。在实验结束时,让腔室冷却到室温数小时,然后再取出样品。将电气参数的变化绘制为曝光时间的函数。
从腔室中取出冷样品,并及时重复原位测量。执行曝光前使用的所有测量。之后,利用X射线衍射、二次离子质谱、扫描电子显微镜、SEM、X射线光电光谱等技术对降解样品和参考样品进行表征,以进一步研究失效机制。
在此示例中,CIGS 太阳能电池降解实验之前温度斜坡期间记录的数据显示,开路电压随温度函数而变化。当同时暴露在光、热和湿度下时,这些 CIGS 太阳能电池的效率会降低。当太阳能电池暴露在干热和光线下时,观察到最小的降解。
在这里,低负偏置电压对CIGS太阳能电池稳定性的负面影响大于在潮湿热和光条件下短路、开路或最大功率点条件。一组含有高钠和钾含量的CIGS太阳能电池最初在潮湿高温下照明时显示效率高,但降解速度比标准电池快。然而,在相同的条件下,用低碱含量制造的细胞仍然相对稳定。
进一步分析表明,由于钠的迁移,富含碱的细胞的分流性相应急剧下降。在获得这些结果后,应再次对设备进行彻底分析。根据这些结果,可以确定设备的降解机制。
此技术还允许确定全尺寸模块的降级行为。