이 방법은 조명, 전기 하중, 습도 및 온도의 결합 된 효과에 대한 태양광의 신뢰성에 대한 주요 질문에 대답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 표준 비응력 신뢰성 테스트와 비교하여 이 방법은 결합된 응력에 노출, 테스트 시간 단축 및 장치의 실시간 성능 모니터링이라는 다음과 같은 장점이 있습니다. 응력의 조합은 극지 및 사막 조건과 같은 지역 기후를 시뮬레이션하기 위해 조정할 수 있습니다.
전기 바이어스를 조정하여 개인 적 그늘과 같은 효과를 시뮬레이션할 수 있습니다. 실시간 성능 측정을 통해 더 빠르고 간단한 테스트를 수행할 수 있습니다. 그것은 우리에게 저하의 과정에 대해 많은 것을 배우고 장치에서 발생하는 저하 메커니즘의 더 나은 예측 또는 예방을 허용합니다.
이 절차를 시연하는 것은 행크 스테이즈버스, 클라스 바커, 카롤리엔 살리우가 모두 솔리언스출신이다. 절차를 시작하려면, 이중 층 스택 서열에서 직접 전류 스퍼터 코팅에 의해 소다 라임 유리 기판에 몰리브덴의 0.5 미크론을 입금. 그런 다음, 1-대구나트륨 수산화나트륨과 0.3-어금다 칼륨 페로시야니드의 용액을 사용하여 한쪽 긴 쪽 가장자리의 몰리브덴에 6mm 너비의 스트립을 전기화학적으로 식히한다.
다음으로 구리, 인듐, 갈륨 및 셀레늄 대기 아래 진공 챔버에서 coevaporation에 의해 2 미크론 두께의 CIGS 흡수층을 증식합니다. 그런 다음 화학 목욕 증착에 의해 샘플에 50 나노미터의 황화물을 보관하십시오. 무선 주파수 스퍼터링을 사용하여 50~65나노미터의 내장 산화아연과 80~1, 000나노미터의 알루미늄 도핑 산화아연을 시료에 보관한다.
다음으로 블레이드를 사용하여 샘플의 비에칭된 긴 가장자리에 있는 14mm 너비 스트립에서 상위 4개의 레이어를 제거하여 몰리브덴 백 접촉을 그대로 유지합니다. 샘플과 스퍼터에 마스크를 중앙으로 대접을 형성하기 위해 60 나노미터의 금으로 샘플 가장자리를 코팅한 다음 유리 커터 또는 다이아몬드 펜을 사용하여 샘플을 7mm 너비의 조각으로 절단하여 7mmx의 5mm 세포 표면으로 샘플을 형성합니다. 원하는 장치, 모든 태양 전지, 모든 모듈을 신뢰할 수 있는 방식으로 연락할 수 있는 한 테스트할 수 있습니다.
이를 위해서는 금과 같은 안정적인 재료로 만든 접점을 필요로 합니다. 그렇지 않으면 장치 대신 연락처의 안정성을 테스트할 수 있습니다. 다음으로, 4점 프로브 구성에서 표준 조건하에서 시료 태양전지의 전좌 전류 전압 성능을 측정한다.
그런 다음 IR 조명과 15미크론 IR 카메라 렌즈가 있는 조명 잠금 장치 아래에 샘플을 배치합니다. 샘플을 비추고 온도의 공간 차이를 매핑합니다. 유용하고 나쁜 샘플을 식별하는 데 사용합니다.
그 후, 고출력 LED가 있는 광발광 매핑 기기 아래에 샘플을 배치하고 공간 광발성 이미지를 기록합니다. 또한 전기 발광, 분광발광, 외부 양자 효율 측정 및 현미경 검사를 포함한 여러 가지 다른 분석 기술을 사용해야 합니다. 노출 전후의 이러한 측정에 기초하여, 열화 메커니즘을 결정하고 사전 노출 특성에 연결할 수 있습니다.
이러한 방식으로 각 샘플을 시각적 및 측면 결함에 대해 평가합니다. 아르곤이 채워진 장갑 상자에 인접하지 않은 샘플 2개를 참조로 저장합니다. 셀에 그림자를 드리운 샘플 홀더에 비참조 태양 전지를 장착합니다.
홀더의 측정 핀이 샘플의 전면 및 후면 골드 접점과 접촉해야 합니다. 샘플 홀더를 CSI 설정의 샘플 랙에 배치하여 태양전지와 측정 도구 간의 전기접촉을 가능하게 합니다. 열전대를 샘플에 연결합니다.
공기 질량 1.5 광원에 의해 조명을위한 샘플 랙을 배치 한 다음 측정 장비, 전기 부하 및 제어 컴퓨터를 켭니다. 측정 로깅 소프트웨어를 열어 계측기를 초기화한 다음 측정을 위한 조명 프로파일을 설계합니다. 다음으로, 샘플 정보를 채우고 각 샘플 위치에 대해 연결된 열전대를 선택합니다.
그런 다음 전류 전압 측정을 위한 초기 전압, 최종 전압 및 단계 수를 설정합니다. 현재 전압 데이터에 대한 자동 저장 위치를 설정합니다. 원하는 경우 샘플에 대한 전기 바이어스를 정의합니다.
그런 다음 측정 시퀀스를 만들고 적절한 샘플 위치를 추가합니다. 자동 측정 창에서 시퀀스 사이의 대기 시간을 설정한 다음 85%의 상대 습도로 급격히 증가한 다음 기후 챔버 서열을 시작하고, 조명을 켜고, 모니터링 창으로 전환하고, 전류 전압 측정 을 기록합니다. 경사로 에서 챔버 및 샘플 온도를 섭씨 85도까지 모니터링합니다.
전기 파라미터가 기록되고 있고 전류 전압 곡선이 생성되고 있는지 확인합니다. 챔버가 섭씨 85도에 도달하면 챔버 습도가 85%로 증가한다는 것을 확인하여 분해 실험의 시작 시간으로 이점을 확인합니다. 샘플을 기기에 수백~수천 시간 동안 두어 5~10분마다 전류 전압 곡선을 측정합니다.
실험 중에 시료에 적용된 전기 바이어스를 원하는 대로 조정합니다. 실험이 끝나면 샘플을 제거하기 전에 챔버가 몇 시간 동안 실온으로 냉각되도록 합니다. 전기 파라미터의 변화를 노출 시간의 함수로 플롯합니다.
챔버에서 차가운 샘플을 제거하고 신속하게 전 시투 측정을 반복합니다. 노출 전에 사용되는 모든 측정을 실행합니다. 그 후, X선 회절, 이차 이온 질량 분광법, 스캐닝 전자 현미경 검사, SEM, X선 광전자 분광법 및 고장 메커니즘을 추가로 조사하기 위한 기타 기술로 분해및 기준 샘플을 모두 특성화합니다.
이 예에서 CIGS 태양전지 분해 실험 전에 온도 램프 중에 기록된 데이터는 개방 회로 전압이 온도의 함수로서 다양한 것으로 나타났다. 이러한 CIGS 태양 전지는 빛, 열 및 습도에 동시에 노출되면 효율성이 저하되었습니다. 태양 전지가 건조한 열과 빛에 노출되었을 때 최소한의 분해가 관찰되었습니다.
여기서 낮은 음수 편향 전압은 짧은 회로, 개방 회로 또는 습한 열및 빛의 최대 전력점 조건보다 CIGS 태양 전지 안정성에 더 부정적인 영향을 미쳤습니다. 높은 나트륨과 칼륨 함량으로 제작된 CIGS 태양전지 세트는 처음에는 습한 열에 비춰질 때 높은 효율성을 보였지만 표준 세포보다 빠르게 저하되었습니다. 그러나, 낮은 알칼리 내용물로 가공된 세포는 동일한 조건하에서 상대적으로 안정되어 있었다.
추가 분석은 나트륨의 이동에 기인한 알칼리 가풍부한 세포의 션트 저항에 있는 상응하는 급격한 감소를 밝혔습니다. 이러한 결과에 따라 장치를 다시 철저히 분석해야 합니다. 이러한 결과에 따라 장치의 분해 메커니즘을 결정할 수 있습니다.
이 기술을 사용하면 본격적인 모듈의 분해 거동을 측정할 수도 있습니다.
