Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы о надежности фотоэлектрических, о комбинированном эффекте освещения, электрических нагрузок, влажности и температуры. По сравнению со стандартными тестами на надежность без стресса, этот метод имеет следующие преимущества: воздействие комбинированных напряжений, сокращение времени тестирования и мониторинг производительности устройства в режиме реального времени. Сочетание напряжений может быть настроено для имитации местного климата, такого как полярные и пустынные условия.
Электрические предубеждения могут быть настроены для имитации таких эффектов, как личное затенение. Измерение производительности в режиме реального времени позволяет ускорить и упростить тестирование. Он узнает нам много нового о процессе деградации и позволяет лучше прогнозировать или предохранения механизмов деградации, происходящих в устройствах.
Демонстрация процедуры будет Хэнк Steijvers, Клаас Баккер, и Каролиен Салиу, все из Solliance. Для начала процедуры, депозит 0,5 микрон молибдена на соды извести стекла субстрата путем прямого тока распыления покрытия в последовательность двухслойного стека. Затем используйте раствор одномолярного гидроксида натрия и 0,3-молярного ферроцианида калия для электрохимически травления шестимиллиметровой шириной полосы в молибдене на краю одной длинной стороны.
Далее, депозит два микрона толщиной CIGS абсорбатор слой coevaporation в вакуумной камере под медью, индием, галлия и селена атмосферу. Затем откладывают 50 нанометров сульфида кадмия на образец путем осаждения химической ванны. Используйте радиочастотное распыление для депонирования 50-65 нанометров внутреннего оксида цинка и от 80 до 1000 нанометров оксида цинка с алюминиевым допингом на образец.
Затем используйте лезвие, чтобы удалить верхние четыре слоя в 14-миллиметровой шириной полосы на неизубийном длинном краю образца, оставляя молибден обратно контакт нетронутыми. Центр маска на образец и распыления пальто образца края с 60 нанометров золота для формирования контактов, а затем использовать стеклянный резак или алмаз перо, чтобы разрезать образец на семь миллиметров в ширину частей, тем самым образуя образцы с семи миллиметров на пять миллиметров поверхностей клеток. Вы можете протестировать любое устройство, которое вы хотите, любой солнечный элемент, любой модуль, до тех пор, как вы можете связаться с ними надежным способом.
Это требует контактов из стабильных материалов, таких как золото. В противном случае вы можете проверить стабильность ваших контактов, а не ваших устройств. Далее, измерить ex situ текущего напряжения производительности образца солнечных элементов в стандартных условиях в четырех точках конфигурации зонда.
Затем поместите образец под освещенный замок в термографии устройства с ИК-освещением и 15-микрон ИК-камеры объектива. Осветите образец и навемите пространственные различия в температуре. Используйте это для выявления полезных и плохих образцов.
После этого поместите образец под фотолюминесценцию картографического прибора с помощью светодиода высокой мощности и заместит пространственное фотолюминесценцию изображения. Вы также должны использовать несколько других методов анализа, включая электролюминесценцию, спектрофотолюминесценцию, внешние измерения квантовой эффективности и микроскопию. На основе этих измерений до и после воздействия механизмы деградации могут быть определены и связаны с свойствами, которые были до воздействия.
Оцените каждый образец для визуальных и боковой дефектов таким образом. Храните по крайней мере два несохраняемых образца в заполненном аргоном бардачке в качестве справочных данных. Намонтировать не-ссылки солнечных элементов в образцах держателей, которые не бросают тени на клетки.
Убедитесь, что измерительные штыри держателей соесены с передними и задней золотыми контактами образцов. Поместите держатели образцов на образец стойки установки CSI, чтобы электрический контакт между солнечными батареями и измерительных инструментов. Подключите термокуплы к образцам.
Распоить образец стойки для освещения воздушным источником света массой 1,5, затем включите измерительные приборы, электрические нагрузки и контрольный компьютер. Откройте программное обеспечение для регистрации измерений для инициализации приборов, а затем спроектируйте профили освещения для измерений. Затем заполните информацию о образце и выберите связанный термокупл для каждой позиции образца.
Затем установите начальное напряжение, окончательное напряжение и количество шагов для текущих измерений напряжения. Установите местоположения автозапомоща для текущих данных о напряжении. При желании определите электрические предубеждения для образцов.
Затем создайте последовательность измерений и добавьте соответствующие места выборки. Установите время ожидания между последовательностями в окне автоматического измерения, а затем быстрое увеличение до 85%относительной влажности, затем запустите последовательность климатической камеры, включите освещение, переключитесь на окно мониторинга и начните записывать текущие измерения напряжения. Мониторинг камеры и пробы температуры во время рампы до 85 градусов по Цельсию.
Подтвердите, что электрические параметры регистрируются и генерируются кривые текущего напряжения. Как только камера достигает 85 градусов по Цельсию, подтвердите, что влажность камеры увеличивается до 85%Обратите внимание на это как время начала эксперимента деградации. Оставьте образцы в приборе на сотни-тысячи часов, измеряя текущие кривые напряжения каждые пять-десять минут.
Отрегулируйте электрические предубеждения, применяемые к образцам во время эксперимента по желанию. В конце эксперимента, дайте камере остыть до комнатной температуры в течение нескольких часов, прежде чем удалить образцы. Участок изменения электрических параметров в качестве функции времени экспозиции.
Удалите холодные образцы из камеры и быстро повторите измерения ex situ. Выполните все измерения, используемые перед экспозицией. После этого характеризуют как деградированные, так и эталонные образцы с помощью рентгеновской дифракции, вторичной ионной массальной спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии, SEM, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и других методов дальнейшего исследования механизмов отказа.
В этом примере данные, записанные во время температурного пандуса до экспериментов по деградации солнечных элементов CIGS, показали, что напряжение открытой цепи варьировалось в зависимости от температуры. Эти солнечные батареи CIGS деградировали в эффективности при одновременном воздействии света, тепла и влажности. Минимальная деградация наблюдалась, когда солнечные батареи подвергались воздействию сухого тепла и света.
Здесь низкое отрицательное напряжение имело более негативное влияние на стабильность солнечных батарей CIGS, чем короткое замыкание, открытое замыкание или максимальные условия точки питания при влажном тепле и свете. Набор солнечных элементов CIGS, изготовленных с высоким содержанием натрия и калия, первоначально показал высокую эффективность при освещении во влажном тепле, но они деградировали быстрее, чем стандартные элементы. Однако клетки, изготовленные с низким содержанием щелочных веществ, оставались относительно стабильными в тех же условиях.
Дальнейший анализ выявил соответствующее резкое снижение устойчивости к шунтированию богатых щелочью клеток, что объяснялось миграцией натрия. После этих результатов, устройства должны быть тщательно проанализированы еще раз. На основе этих результатов можно определить механизмы деградации устройства.
Этот метод также позволяет определить поведение деградации полномасштабных модулей.
