Name: in situ monitoring of the accelerated performance degradation of solar cells and modules: a case study for cu(in,ga)se2 solar cells
Uploaded: 2018-10-03T12:30:00
Duration: 9 min 19 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells at JoVE.com

המחברים רוצה להודות מירו Zeman (האוניברסיטה הטכנולוגית של דלפט) ו- Zeger Vroon (TNO) עבור דיונים פוריים. Kyo Beyeler וינסנט הנס, נאוה לביא Liakopoulou, Soheyl מרתזוי, גבריאלה דה נגד סוארש (כל TNO), פליקס Daume (Solarion), מארי Buffière (התעניינות בתערכות IMEC) הם הכירו עבור התצהיר לדוגמה, ניתוח, דיונים ארוכים. יתר על כן, ברצוננו להודות לכל העובדים של שמש נצחית, Hielkema Testequipment, ו- ReRa פתרונות, ליתר דיוק רוברט יאן ואן Vugt, אלכסנדר מולדר ו ירון ווינק על תרומתם.
מחקרים אלה בוצעו תחת מספר הפרוייקט M71.9.10401 במסגרת של תוכנית המחקר של חומרים חדשנות מכון M2i, TKI IDEEGO פרוייקט אמון, הפרויקט PV OpMaat, הממומן על-ידי התוכנית שיתוף פעולה חוצה-גבולות Interreg V פלנדרס-הולנד עם תמיכה כספית את הכספים האירופי עבור פיתוח אזורי התוכנית TNO 'Technologie zoekt Ondernemer'.

<ol>
	<li>Jordan, D., Kurtz, S., VanSant, K., Newmiller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compendium+of+Photovoltaic+degradation+rates.">Compendium of Photovoltaic degradation rates.</a> Prog. Photovolt. 24 (7), 978-989 (2016).</li><li>Pingel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+induced+degradation+of+solar+cells+and+panels.">Potential induced degradation of solar cells and panels.</a> Proc. 35th IEEE PVSC. , 2817-2822 (2010).</li><li>Lindroos, J., Savin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+light-induced+degradation+in+crystalline+silicon+solar+cells.">Review of light-induced degradation in crystalline silicon solar cells.</a> Sol. Energ. Mat. Cells. 147, 115-126 (2016).</li><li>Theelen, M., Daume, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stability+of+Cu(In,Ga)Se2+solar+cells:+A+literature+review.">Stability of Cu(In,Ga)Se2 solar cells: A literature review.</a> Solar Energy. 133, 586-627 (2016).</li><li>Malmstr&#246;m, J., Wennerberg, J., Stolt, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+the+influence+of+the+Ga+content+on+the+long-term+stability+of+Cu(In,Ga)Se2+thin+film+solar+cells.">A study of the influence of the Ga content on the long-term stability of Cu(In,Ga)Se2 thin film solar cells.</a> Thin Solid Films. 431-432, 436-442 (2003).</li><li>Wennerberg, J., Kessler, J., Stolt, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradation+mechanisms+of+Cu(In,Ga)Se2-based+thin+film+PV+modules.">Degradation mechanisms of Cu(In,Ga)Se2-based thin film PV modules.</a> Proc. 16th EUPVSEC. , 309-312 (2000).</li><li>Feist, R., Rozeveld, S., Kern, B., D'Archangel, J., Yeung, S., Bernius, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Further+investigation+of+the+lifetime-limiting+failure+mechanisms+of+CIGSS-based+minimodules+under+environmental+stress.">Further investigation of the lifetime-limiting failure mechanisms of CIGSS-based minimodules under environmental stress.</a> Proc. 34th IEEE PVSC. , 2359-2363 (2009).</li><li>Sharma, V., Chandel, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+and+degradation+analysis+for+long+term+reliability+of+solar+photovoltaic+systems:+A+review.">Performance and degradation analysis for long term reliability of solar photovoltaic systems: A review.</a> Renew. Sustainable Energy Rev. 27, 753-767 (2013).</li><li>Module Certification for new Standards and new Technologies. Fraunhofer ISE Available from: <a target="_blank" href="https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/infomaterial/brochures/photovoltaik/flyer-pv-module-certification-for-new-standards-and-new-technologies.pdf">https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/infomaterial/brochures/photovoltaik/flyer-pv-module-certification-for-new-standards-and-new-technologies.pdf</a> (2017)</li><li>Osterwald, C., McMahon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=History+of+Accelerated+and+Qualification+Testing+of+Terrestrial+Photovoltaic+Modules:+A+Literature+Review.">History of Accelerated and Qualification Testing of Terrestrial Photovoltaic Modules: A Literature Review.</a> Prog. Photovolt. 17, 11-33 (2009).</li><li>Carlsson, T., Brinkman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+degradation+mechanisms+in+field-tested+CdTe+modules.">Identification of degradation mechanisms in field-tested CdTe modules.</a> Prog. Photovolt. 14, 213-224 (2006).</li><li>Jordan, D., Kurtz, S., VanSant, K., Newmiller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compendium+of+photovoltaic+degradation+rates.">Compendium of photovoltaic degradation rates.</a> Prog. Photovolt. 24, 978-989 (2016).</li><li>Theelen, M., Tomassini, M., Steijvers, H., Vroon, Z., Barreau, N., Zeman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+Analysis+of+the+Degradation+of+Cu(In,Ga)Se2+Solar+Cells.">In situ Analysis of the Degradation of Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells.</a> Proc. 39th IEEE PVSC. , 2047-2051 (2013).</li><li>Theelen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+performance+degradation+of+CIGS+solar+cell+determined+by+in+situ+monitoring.">Accelerated performance degradation of CIGS solar cell determined by in situ monitoring.</a> Proc. SPIE 9179. , (2014).</li><li>Theelen, M., Beyeler, K., Steijvers, H., Barreau, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stability+of+CIGS+Solar+Cells+under+Illumination+with+Damp+Heat+and+Dry+Heat:+A+Comparison.">Stability of CIGS Solar Cells under Illumination with Damp Heat and Dry Heat: A Comparison.</a> Sol. Energ. Mat. Sol. Cells. , (2016).</li><li>Theelen, M., Hans, V., Barreau, N., Steijvers, H., Vroon, Z., Zeman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+sodium+and+potassium+on+the+degradation+of+CIGS+solar+cells.">The impact of sodium and potassium on the degradation of CIGS solar cells.</a> Prog. Photovolt. 23, 537-545 (2015).</li><li>Theelen, M., Hendrikx, R., Barreau, N., Steijvers, H., B&#246;ttger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+damp+heat+-+illumination+exposure+on+CIGS+solar+cells:+a+combined+XRD+and+electrical+characterization+study.">The effect of damp heat - illumination exposure on CIGS solar cells: a combined XRD and electrical characterization study.</a> Sol. Energ. Mat. Sol. Cells. 157, 943-952 (2016).</li><li>Theelen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Exposure+of+CIGS+Solar+Cells+to+Different+Electrical+Biases+in+a+Damp-heat+Illumination+Environment.">The Exposure of CIGS Solar Cells to Different Electrical Biases in a Damp-heat Illumination Environment.</a> Proc 43rd IEEE PVSC. , 0929-0934 (2016).</li><li>Theelen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+monitoring+of+the+accelerated+performance+degradation+of+thin+film+solar+cells.">In situ monitoring of the accelerated performance degradation of thin film solar cells.</a> Proc. 42th IEEE PVSC. , 1-6 (2015).</li><li>Theelen, M., Barreau, N., Steijvers, H., Hans, V., Vroon, Z., Zeman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradation+of+CIGS+solar+cells+due+to+the+migration+of+alkali+elements.">Degradation of CIGS solar cells due to the migration of alkali elements.</a> Proc. 42th IEEE PVSC. , 1-6 (2015).</li><li>. In situ monitoring of the degradation of CIGS solar cells Available from: <a target="_blank" href="https://www.youtube.com/watch?v=Zmy5tb-2NK8">https://www.youtube.com/watch?v=Zmy5tb-2NK8</a> (2017)</li><li>. Hybrid degradation testing of solar cells and modules Available from: <a target="_blank" href="https://www.youtube.com/watch?v=tEsvkTco-To">https://www.youtube.com/watch?v=tEsvkTco-To</a> (2017)</li><li>Theelen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Mo/MoSe2+microstructure+on+the+damp+heat+stability+of+the+Cu(In,Ga)Se2+back+contact+molybdenum.">Influence of Mo/MoSe2 microstructure on the damp heat stability of the Cu(In,Ga)Se2 back contact molybdenum.</a> Thin Solid Films. 612, 381-392 (2016).</li><li>Hovestad, A., Bressers, P., Meertens, R., Frijters, C., Voorthuijzen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+etching+of+molybdenum+for+shunt+removal+in+thin+film+solar+cells.">Electrochemical etching of molybdenum for shunt removal in thin film solar cells.</a> J. Appl. Electrochem. 45 (7), 745-753 (2015).</li><li>Couzinie-Devy, F., Barreau, N., Kessler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Re-investigation+of+preferential+orientation+of+Cu(In,Ga)Se2+thin+films+grown+by+the+three-stage+process.">Re-investigation of preferential orientation of Cu(In,Ga)Se2 thin films grown by the three-stage process.</a> Prog. Photovolt. 19, 527-536 (2011).</li><li>Schmidt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adjusting+the+Ga+grading+during+fast+atmospheric+processing+of+Cu(In,Ga)Se2+solar+cell+absorber+layers+using+elemental+selenium+vapor.">Adjusting the Ga grading during fast atmospheric processing of Cu(In,Ga)Se2 solar cell absorber layers using elemental selenium vapor.</a> Prog. Photovolt. , (2017).</li><li>Contreras, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+CBD+CdS+process+in+high-efficiency+Cu(In,Ga)Se2-based+solar+cells.">Optimization of CBD CdS process in high-efficiency Cu(In,Ga)Se2-based solar cells.</a> Thin Solid Films. 403-404, 204-211 (2002).</li><li>Theelen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+and+chemical+degradation+behavior+of+sputtered+aluminum+doped+zinc+oxide+layers+for+Cu(In,Ga)Se2+solar+cells.">Physical and chemical degradation behavior of sputtered aluminum doped zinc oxide layers for Cu(In,Ga)Se2 solar cells.</a> Thin Solid Films. 550, 530-540 (2014).</li><li>Brammertz, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+defects+in+9.7%+efficient+Cu2ZnSnSe4-CdS-ZnO+solar+cells.">Characterization of defects in 9.7% efficient Cu2ZnSnSe4-CdS-ZnO solar cells.</a> Appl. Phys. Lett. 103 (16), 163904 (2013).</li><li>Theelen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradation+of+CIGS+solar+cells.">Degradation of CIGS solar cells.</a> Ipskamp Drukkers. , (2015).</li><li>Abou-Ras, D., Kirchartz, T., Rau, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Advanced Characterization Techniques for Thin Film Solar Cells. , (2011).</li><li>Wolhgemuth, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standards+for+PV+Modules+and+Components+-+Recent+Developments+and+Challenges.">Standards for PV Modules and Components - Recent Developments and Challenges.</a> Proc. 27th EUPVSEC. , 2976-2980 (2012).</li><li>Theelen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+Dependency+of+CIGS+solar+cells+on+soda+lime+glass+and+polyimide:+a+comparison.">Temperature Dependency of CIGS solar cells on soda lime glass and polyimide: a comparison.</a> JRSE. , (2016).</li><li>Coyle, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life+prediction+for+CIGS+solar+modules+part+1:+modelling+moisture+ingress+and+degradation.">Life prediction for CIGS solar modules part 1: modelling moisture ingress and degradation.</a> Prog. Photovolt. 21 (2), 156-172 (2013).</li></ol>

המחברים Haverkamp אריק (ReRa פתרונות), סטפן Roest (שמש נצחית), פיטר Hielkema (Hielkema Testequipment) הם מועסקים על ידי האיחוד המיסחור של כיוונונים אלה. המעסיק של הממציאים של כיוונונים אלה (מחברים אתר Theelen, הנק Steijvers (TNO)) מחזיקה על הסכם רישוי עם זה קונסורציום.

יש שני כיוונוני CSI עבור ניטור בזמן אמת פרמטרים חשמליים של תאים סולריים ומודולים תוכנן, נבנה. הגדרות אלה מאפשרות חשיפה סימולטני חום לח, תאורה, חשמל הטיות, בעוד גם בחיי עיר קביעת הפרמטרים הרביעי של התקנים PV. כיוונונים אלה שימשו כדי לחקור את השפעת לחצים סביבתיים (, תאורה, הטיות חשמל, חום ולחות) כמו גם הרכב התא או מודול על יציבות ארוכת טווח של תאים סולריים unpackaged. איור 3 איור 4, איור 5, 6 איור, איור 7 להציג מבחר של התוצאות המתקבלות עם setups אלה.
תוצאות יציבות (איור 3, 4 איור, איור 6ו איור 7) מן המחקרים שהוצגו יש לטפל תמיד בזהירות: על מנת להפוך את התרגום ממחקרים אלה מודול ליציבות, האילוצים של כל בדיקות מואצת שלמים על יציבותו של התקנים PV (כולל מחקר זה) צריכים להילקח בחשבון. אילוצים אלה נגרמים על ידי העובדה כי התנאים במעבדה נועדו לזהות במהירות את מנגנוני השפלה, בעוד כמה מנגנונים השפלה וייתכן שלא ניתן למצוא בשל הבחירה של הלחצים הלא נכון (חומרת). יתר על כן, התנאים שבחרת עלול גם להוביל השפלה מנגנונים כשלים הסוגר לא מתרחשים בשדה או להתרחש בתחום לפני או לאחר את מסגרת הזמן החזוי. בעוד לדוגמה עבור תנאי חום לח (85 °C/85% RH), ההנחה היא גורם התאוצה של 219, הפניה25 הראה כי בקצב הזה הוא לרוב לא לינאריות, יכול להשתנות במודולים סיגריות בין 10 ל- 1,000, ועל מנגנונים שונים השפלה.
כדי להעריך את תוקפו של התוצאות שהוצגו, ההבדלים החשובים בין המודול שדה הניסויים שהוצגו והחשיפה צריך להילקח בחשבון:
א תנאי מעבדה בשימוש חמורים יותר מאשר תנאי המגרש, וזו הדרישה מהותי בדיקות מואצת. יתר על כן, התנאים בניסויים אלה הם בעיקר קבועה, ואילו מודולים בשטח יהיו חשופים לתנאים המשתנים ללא הרף.
b. בניסויים שהוצגו, שימשו שאינו ארוז תאים סולריים. באופן טבעי, מכשול חומרים, חומרי איטום קצה לשחק תפקיד חשוב ליציבות המכשיר (במיוחד בתנאים לח). בנוסף, השפעת חומרים הקישוריות כימוס הוא גם מאוד חשוב, צריך לזנוח. . בהחלט, ניסויים עם מיני-מודולים הארוזה, מחוברים אפשריים גם בכיוונונים אלה.
ג תופיפצה התאורה, הניסויים המוצגים באיור 3, 5 איור, איור 6ו איור 7 הוצאו להורג בתנאים מעגל כאשר עקומות הרביעי לא נרשמו. עם זאת, מודולים אמורים לפעול בתנאים MPP, בעוד תאי עלול להיחשף גם הפוך הסטייה התנאים במקרה של מודול חלקית צל. איור 4 מראה כי רק מוגבלת ההבדלים בין MPP ותנאים מעגל נצפו בניסוי מסוים, אבל זה עשוי להיות שונה עבור תאים או תנאים אחרים.
ד. ההרכב של התאים הסולאריים סיגריות יש השפעה גדולה על יציבות לטווח ארוך. כך למשל ניתן למצוא דוגמאות של מחקרים על השפעת היצירה על היציבות הפניות16,20. מאז טיב ההשפעה של שינויים קטנים רבים במחסנית תא פוטו-וולטאי עדיין אינה מזוהה, השפלה עשויה להתרחש מהר יותר או לאט יותר מהצפוי.
הגורמים לעיל עולה כי מספר רב של מחקרים שלמים מואץ עם וריאציה תנאים השפלה ואת הרכב דגימת נדרש באמת לנבא ביצועים שדה מודול. יתר על כן, תוצאות אלו ולכן לשלבו עם מחקרים בתחום כדי לקבל תמונה מלאה על היציבות לטווח ארוך של מודולי PV.
עם זאת, אנו מציעים כי הכיוונונים שהוצגו במחקר זה הם שיפורים משמעותיים לעומת הבדיקות IEC תקן, כתוצאה חשיפה משולב מתח כמו גם בחיי עיר ניטור. מאפיינים אלה באופן משמעותי לשפר את הערך החזוי של ניסויים שלמים מואצת ולהגדיל את ההבנה שלנו של השפלה מנגנונים. היתרונות העיקריים ארבעה בהשוואה 'רגיל' (למשל, חברת החשמל 61215) בדיקות הן היכולות הבאות:
בדיקות א תחת חשיפה מדגיש משולב (כלומר, טמפרטורה, לחות, תאורה, הטיות חשמל).
כוונון דרב של לחצים משולב על מנת לדמות באקלים המקומי (למשל, במדבר או מצבים קוטביים).
ג כוונון של הטיות חשמל, למשל, כדי לדמות את ההשפעה של הצללה חלקית.
ד ניטור בזמן אמת של ביצועי המכשיר, המאפשר פשוטה יותר ומהירה יותר בדיקות כמו גם חיזוי טוב יותר או הגבלה של המנגנונים השפלה בשל רמת הידע מוגברת.
אי מופחתת בדיקות זמן, מאז מבחן ניתן לעצור ישירות אחרי שאירעה תקלה, במקום אחרי תקופת הניסיון מוגדר (למשל, 1,000 h).
לפיכך מוצע כי מחקרים שלמים עם setups הציג ניתן לשפר במידה רבה את ההבנה כמותיים ותחזית של יציבות לטווח ארוך של תאים סולריים ומודולים. בעתיד, מלכודת המציע 'מבחני מאמץ משולבים עם מדידות בחיי עיר' (CSI) עבור קנה מידה מלא יתפתחו מודולים: הכיוונונים עם אזורים מוארים של 40 ס"מ על 40 ס"מ, 100 ס"מ על 100 ס"מ קטן מדי עבור מודולי PV בגודל מלא, אז מתכננת להגדיל קנה המידה של תפיסה זו מדידה משולב מתח נמצאות בעיצומן.

מערכות PV נחשבים חסכוניים צורה של אנרגיה מתחדשת. מודולי PV מייצג הליבה של מערכות PV אלה ו נמכרים בדרך כלל עם ערבות ביצועים של מעל 25 שנים (למשל, מקסימום יעילות 20% הפסד לאחר תקופה זו)1. זה הכרחי באמון הצרכנים ומשקיעים ערובות אלו הם נפגשו. התשואה חשמל ולכן יהיה כמו יציב וגבוה ככל האפשר לפחות משך החיים של מודול הרצוי. זה צריך להיות מנוהלים על ידי הפחתת השפלה איטי אך קבוע2 והן כשלים בלתי צפויים מודול מוקדמת, אשר, לדוגמה יכול להתרחש עקב טעויות בייצור. דוגמאות של כשלים מודול שנצפה בשדה הם פוטנציאל Induced השפלה (PID)3 ו אור Induced השפלה (מכסה)4 למודולים סיליקון גבישי או מים קורוזיה המושרה סיגריות מודולים5,6 , 7 , 8. על מנת למנוע חיים שלמים שדה מופחתת של מודולי PV, השפלה מנגנונים כדאי לכן להיות מזוהה, ממוזער.
שיפור ההבנה של מנגנונים השפלה המתרחשים PV תאים או מודולים יעזרו גם כדי להוריד את עלויות הייצור מודול PV: במקרים רבים, חומרי הגנה נגד לחצים סביבתיים הם הציגו במודולים להציע את אורך החיים מובטחת. זה דוגמה true עבור מודולים גמיש סרט דק, כמו סיגריות, המכילים מכשול יקר כדי למנוע מים ingression. כל החומרים החבילה במודולים כזה יכול להפוך עד ל-70% מעלויות מודול. חומרים מגן אלה הם לעתים קרובות dimensioned יתר על המידה כדי להיות בטוח לקבל את אורך החיים הנדרשים: יותר ידע על המנגנונים השפלה לכן יכול לגרום לתאי שמש יותר מהותי יציב וצפוי באופן מדויק יותר. הבנה טובה יותר על היציבות לטווח ארוך של המודול ומרכיבים שלה לכן סביר למנוע יתר קביעת ממדים ולאפשר עלויות מופחתות לחומרים אלה מגן.
כדי לתת אומדן כללי של מודול אמינות, תאים סולריים ומודולים בימים אלו שנבדקו הינם מוסמך על ידי בדיקות שלמים מואצת (ALT)9. הבדיקות הכשרה מעמיקה ביותר מוגדרים על-ידי בדיקות 61215 הבינלאומי אלקטרוטכניים הנציבות (חברת החשמל)10, אשר נותן החלטות "go/לא ללכת" על יציבותו של מודולי PV. עם זאת, Osterwald. et al. 11 חשף כי תוצאה חיובית של הבדיקות חברת החשמל לא תמיד לציין המודול PV יכול לעמוד בתנאים חוצות שנים 25 או יותר. מוגבלת זו הקורלציה בין השדה לבין המעבדה בדיקות הודגם להיות נכון במיוחד עבור מודולים סרט דק חדש יחסית12.
בדיקות אלה לא תשואה תובנה המנגנונים השפלה ('אילו תהליכים ו/או אילו לחצים להוביל מודול איטי הנצפה השפלה או לכישלון מודול מהירה?"). יתר על כן, בדיקות אלה, אשר כיום מבוססים על גורמי הלחץ יחידה או כפולה (לדוגמה לחץ מכני, או בשילוב טמפרטורה ולחות) ניתן בהחלט לא לדמות התנהגות השדה באופן אמין, מאז מודולי PV בשדה הם נושא עם המון בשילוב לחצים (לדוגמה: טמפרטורה, לחות, רוח, שלג, תאורה, אבק, חול, מים). לחצים אלה יכול גם להשתנות לפי אזור האקלים: בעוד במדבר, טמפרטורה, תאורה הם גורמים מתח חשוב סביר; באקלים מתון, השפעת לדוגמה לחות יכול להיות גם מאוד חשוב. כדי לדמות את השפלה וכישלונות הסוגר באקלים שונים, שילובים שונים של לחצים מרובות נדרשים ובכך. כתוצאה מכך, חשיפה מדגיש מרובים בו זמנית חשוב מאוד לקבל את הערכה טובה של אמינות מודול באקלים מסוים ולאחר בדיקות מאמץ משולב וכך צריך להיות חלק של בדיקות מעבדה.
לפיכך מוצע כמותיים להבנת המנגנונים השפלה המתרחשים בתנאים משולב מתח צריך להשתפר. באופן אידיאלי, צריך גם לאסוף מידע אודות תא פוטו-וולטאי או מודול במהלך בדיקות אלו, כדי לאפשר זיהוי של המכשיר שינויים במהלך החשיפה. לכן, יש תוכנן ואנו נבנה שני כיוונוני המאפשרים חשיפה סימולטני לחות, טמפרטורה (גבוהות), הטיות חשמל, תאורה. ב כיוונונים אלה, חומרת לחצים אלה ניתן גם לכוונן, בהתאם למטרה של ניסוי. בנוסף, מאפשר ההארה בחיי עיר ניטור של PV התקנים (איור 1)13,14,15,16,17,18, 19 , 20. סוגים אלה של בדיקות תיקרא 'מבחני מאמץ משולבים עם מדידות בחיי עיר' (CSI). ב פרוטוקול זה, שני כיוונוני השפלה היברידית, בשם 'CSI 1' ו- 'CSI 2', יוצגו. מחקרים רבים, מכוון לשיפור ההבנה של הביצועים והשפלות של במיוחד סרט דק סיגריות תאים סולריים, הוצאו להורג עם setups אלה. מבחר של יציבות טמפרטורה תלות התוצאות המתקבלות על תאים סולריים unpackaged של סיגריות, CZTS מוצגים. מידע נוסף ניתן למצוא גם21,22.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig1.jpg"> איור 1 : הגדרת 'מתח בשילוב בדיקות עם מדידות בחיי עיר' . משמאל: סקירה סכמטי של מלכודת CSI כולל בשיטת המדידה. האמצעי וימינה: צילום של כיוונונים CSI (אקלים צ'יימברס פלוס סימולטורים שמש, מערכות מדידה לא מתואר, כיוונוני יש גדלים שונים). התיכון הוא CSI1, נכון הוא CSI2. איור זה השתנה מ19,30. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:615px;" width="615">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">Hybrid degradation setup</td>
			<td style="width:151px;">Eternal Sun</td>
			<td style="width:224px;">Climate Chamber Solar Simulator</td>
			<td style="width:64px;">More information can be found here: http://www.eternalsun.com/products/climate-chamber/</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sample holders</td>
			<td>ReRa Solutions</td>
			<td></td>
			<td>More information can be found here: https://www.rerasolutions.com/</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sample rack</td>
			<td>Demo Delft</td>
			<td></td>
			<td>More information can be found here: http://www.demo.tudelft.nl/</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Gold deposition tool</td>
			<td>Polaron Equipment LTD</td>
			<td>SEM coating unit E5100</td>
			<td>Tool for Au deposition for SEM measurements</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tracer IV software</td>
			<td>ReRa Solutions</td>
			<td></td>
			<td>More information can be found here: https://www.rerasolutions.com/product/tracer-iv-software/</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Solar cells</td>
			<td>Solliance</td>
			<td></td>
			<td>More information can be found here: http://www.solliance.eu.&#160; 
			Solar cells and modules can also be obtained from many other universities, research institutes and companies</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td colspan="4" height="20" style="height:20px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PL mapping setup</td>
			<td>GreatEyes</td>
			<td>LumiSolarCell</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ILIT mapping setup</td>
			<td>Infratec</td>
			<td>ImageIR camera and Sunfilm IR lens</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Optical microscopy</td>
			<td>Leica</td>
			<td>Wild M400</td>
			<td>coupled with a Leica DFC 320 camera and Leica Application Suite software, version 4.3.0</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">IV tester</td>
			<td>OAI</td>
			<td>OAI TriSol Solar Simulator</td>
			<td>coupled with a Keithley SourceMeter 2400 and controlled using IV runner software, version 1.4.0.6.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">EQE tester</td>
			<td>Homemade</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in situ monitoring of the accelerated performance degradation of solar cells and modules: a case study for cu(in,ga)se2 solar cells

עלות levelized החשמל (LCOE) של מערכות פוטו-וולטאיות (PV) נקבע על ידי, בין היתר, המהימנות מודול PV. חיזוי טובה יותר של מנגנוני השפלה ומניעה של מודול שדה כשל יכולים אפוא להקטין את סיכוני השקעות וכן להגדיל את התשואה חשמל. רמת ידע משופרת יכול מסיבות אלה באופן משמעותי להקטין את העלויות של חשמל PV.
כדאי להבין, למזער את ההשפלה של מודולי PV, מנגנוני השפלה המתרחשים והתנאים צריך להיות מזוהה. הדבר יתרחש רצוי תחת לחצים משולב, מאז מודולים בשדה נחשפים בו זמנית גם גורמים מרובים. לכן, שני 'בשילוב בדיקת המאמץ עם מדידת בחיי עיר' setups כבר תוכנן, נבנה. כיוונונים אלה מאפשר שימוש בו-זמני של לחות, טמפרטורה, תאורה, חשמל הטיות כגורמים מתח מבוקרת באופן עצמאי על תאים סולריים, minimodules. הכיוונונים מאפשרות גם ניטור בזמן אמת של תכונות חשמליות הדוגמאות הללו. פרוטוקול זה מציג כיוונונים אלה ומתאר את האפשרויות ניסיוני. יתר על כן, התוצאות המתקבלות עם setups אלה מוצגים: דוגמאות שונות לגבי ההשפעה של תנאי התצהיר והשפלה על היציבות של סרט דק Cu (ב, Ga) Se2 (סיגריות), כמו גם Cu2ZnSnSe4 (CZTS) תאים סולריים מתוארים. תוצאות על התלות בטמפרטורה של תאים סולריים סיגריות גם מוצגים.

הכיוונונים CSI שימשו למגוון רחב של ניסויים. ניסויים התמקדו שניהם ההשפעה על תא או מודול הרכב ואת עיצוב, כמו גם על השפעת התנאים השפלה. כמה דוגמאות בפיתוח של הפרמטרים חשמל מוצגים האיורים הבאים. מידות איור 3, 5 איור, איור 6ו איור 7 נלקחו ב- CSI1, ואילו באיור 4 הושג ב- CSI2. דמויות אלה, זה נבחר כדי לתאר את יעילות המכשיר, המתח במעגל פתוח או ההתנגדות דלף, אלא פרמטרים אחרים באופן טבעי גם ניתן להתוות.
איור 3 ו- 4 איור להציג את השפעת התנאים השפלה על יציבות של תאים סולריים סיגריות אלקלי-עשיר ללא מחסום לחות או כל חומר אחר החבילה. איור 3 מראה כי תאים אלה לבזות כאשר הם נחשפים תאורה, חום, לחות, ובעוד הם כמעט יציב בהעדר לחות. אפשרות זו מציינת כי תאים סולריים או אנלוגי מודולים אלה עשוי להיות יציבה לגמרי כשהוא ארוז היטב נגד לחות15. חומרי אריזה פוטנציאליים כוללים באופן טבעי זכוכית, אלא גם המחסומים גמיש, אשר לעיתים קרובות מבוססים על ערימות ריבוי אורגני-אורגניים15. בניסויים בעתיד, האפשרויות הללו גם ייבדק. תוצאות אלו מעידות כי חבילת חומר זה לא יהיה הכרחי באקלים חם ויבש. איור 4 השפעתם של מתח הסטייה כאשר הם נחשפים חום לח בתוספת תאורה: אלה תוצאות ראשוניות עולה כי שלילי מתח נמוך (-0.5 V, עקומות אפור) סביר יש השפעה שלילית יותר על יציבות יותר לקצר, מעגל פתוח, MPP תנאים18.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig3v2.jpg">
איור 3 : השפעת הלחות על יציבות תא פוטו-וולטאי סיגריות. הפיתוח של יעילות תאים סולריים סיגריות unpackaged כפונקציה של חשיפה זמן תאורה בתוספת חום (אדום) יבש, חום לח (כחול) שצולמו בטמפרטורות גבוהות. כל שורה מייצגת אחד תא פוטו-וולטאי. איור זה השתנה בין התייחסות15. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig4v2.jpg"> איור 4 : השפעתה של עומסי החשמל על יציבות תא פוטו-וולטאי סיגריות. האבולוציה של היעילות של תאים unpackaged כפונקציה של הזמן-מתחים שונים פלוס חום לח, תאורה. אפור, כחול, ירוק ואדום עקומות להצביע על חשיפה -0.5 V, 0 V, ~ VMPP, מעגל פתוח תנאים, בהתאמה. פרמטרים אלה מתקבלים בטמפרטורות גבוהות, ואילו היעילות בטמפרטורת החדר בסביבות 50% גבוה יותר. כל שורה מייצגת אחד תא פוטו-וולטאי. איור זה השתנה מ הפניה18. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
בשל החימום איטי (0.1-0.3 ° C/min) במהלך השלב חימום המדידות בזמן אמת, כיוונונים אלה לאפשר באופן אוטומטי גם הקביעה של התלות בטמפרטורה של תאים סולריים. איור 5 מציג את התלות של המתחים במעגל פתוח כפי שהתקבל מן העקומות חימום לפני ניסויים השפלה. גרף זה מראה כי קיימים הבדלים בין מעגל מתח (Voc) טמפרטורה תלות של תאים סולריים סיגריות שונות, ואילו פרמטרים נוספים כמו ההתנגדות סדרת את מעגל קצר הנוכחי (לא מתואר) התצוגה גדול עוד יותר הבדלים בין תאים. הפיתוח של פרמטרים אחרים ניתן למצוא התייחסות34.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig5v2.jpg"> איור 5 : טמפרטורה תלות של תאים סולריים סיגריות. תלות טמפרטורה של המתח במעגל פתוח (Voc) של שני תאים סולריים unpackaged של סיגריות. הצבעים מצביעים על עיצובים שונים תא פוטו-וולטאי: הריבועים הכחולים מייצגים דוגמאות עם ההליך תא עיצוב, התצהיר כמתואר לעיל. העיגולים האדומים מצביעים שאינו ארוז סיגריות תא סולארי על רדיד פוליאימיד עם בולמי להפקיד עם יון-קרן בסיוע coevaporation. כל שורה מייצגת אחד תא פוטו-וולטאי. דמות זו שונתה מן ההפניה34. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
איור 6 מראה כי הבדלים קטנים בהרכב של תאים סולריים יכולים להיות השפעה גדולה על יציבות המכשיר. ניסוי זה הוכיח שיש דוגמאות אלקלי-עשיר המכיל כמויות גדולות של נתרן ואשלגן של יעילות הראשונית גבוהה יותר, אבל הם גם יורד במהירות רבה יותר. מצד שני, כמעט יציב תאים סולריים unpackaged שהכיל רק כמויות קטנות של אלקלי-אלמנטים (דוגמאות "אלקלי-עניים") היו גם הפיק. תאים סולאריים אלה היו ובכך כמעט ממהותם יציבים ולא היה צורך חומר מגן. על סמך מידע זה בשילוב עם תוצאות ניתוח באתרו לשעבר , המנגנונים העיקריים השפלה לדוגמאות האלה יכול להיות מזוהה: זה היה ציין כי הכוח המניע העיקרי מאחורי היעילות-האובדן של הדגימות אלקלי-עשיר היה ירידה חדה ב עיתוק רכבות ההתנגדות16. ניתוח מעמיק של המאפיינים של תאים אלה מוצגים כי ההגירה של אלקלי-רכיבים, ליתר דיוק נתרן, נראה כי ירידה זו. מידע נוסף מוצג הפניות16,20. בשלבים מאוחרים יותר של מחקר זה במטרה לפתח תאים סולריים עם היציבות של הדגימות אלקלי-עניים, ואת היעילות הראשונית גבוהה של הדגימות אלקלי-עשיר.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig6v2.jpg"> איור 6 : השפעת אלקלי-התוכן על יציבות תא פוטו-וולטאי סיגריות. האבולוציה של יעילות (משמאל), ההתנגדות המחלף (מימין) של שני סוגים של תאים סולריים סיגריות unpackaged, נחשפים חום לח בתוספת תאורה. הקווים ורוד וסגול מייצגים הדגימות אלקלי-עני, ואילו הקווים הכחולים מייצגים את הדגימות אלקלי-עשיר. הערכים התקבלו בטמפרטורות גבוהות, ואילו יעילות בטמפרטורת החדר הם 30-80% גבוה יותר. כל שורה מייצגת אחד תא פוטו-וולטאי. איור זה השתנה מ הפניה16. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
דוגמה אחרונה מתמקד דוגמאות שונות של CZTS19. איור 7 מראה כי סוגים שונים של תאים סולריים unpackaged להדגים התנהגות הרביעי שונה תחת חום לח בתוספת תאורה. יצוין, כי תאים אלה אינם תאים סולריים אידיאלית, כך הגדלת יעילות ומתח כפי שהוא מוצג באיור זה הוא כנראה לא נציג עבור תאים סולריים CZTS באופן כללי, ניתן למצוא הסבר להתנהגות זו. מחקרים נוספים שעליך לבצע כדי לתת הצהרות אמין על היציבות של תאים אלה.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig7v2.jpg"> איור 7 : CZTS תאים סולאריים נחשפים חום לח בתוספת תאורה. התפתחות מעגל מנורמל מתח ואת היעילות של ארבעה סוגים של הלא אופטימיזציה תאים סולריים CZTS unpackaged כפונקציה של הזמן, נחשפים חום לח בתוספת תאורה נלקח בטמפרטורות גבוהות. כל צבע מתארת סוג שונה של תא פוטו-וולטאי CZTS. כל שורה מייצגת אחד תא פוטו-וולטאי. איור זה השתנה בין התייחסות19. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells at JoVE.com

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

כיוונוני 'בדיקת המאמץ משולבים עם מדידת בחיי עיר' שני, אשר מאפשרים ניטור בזמן אמת של השפלה מואצת של תאים סולריים ומודולים, תוכנן, נבנה. כיוונונים אלה מאפשרים את השימוש בו זמנית לחות, טמפרטורה, הטיות חשמל, תאורה עצמאי נשלט גורמי הלחץ. את הכיוונונים וניסויים שונים להורג מוצגים.

בחיי עיר פיקוח על הפגיעה בביצועים מואצת של תאים סולריים מודולים: חקר מקרה של תאים סולריים2 Se Cu (ב, Ga)

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח לגבי האמינות של פוטו, על ההשפעה המשולבת של תאורה, עומסים חשמליים, לחות וטמפרטורה. בהשוואה לבדיקות אמינות סטנדרטיות ללא מתח, לשיטה זו יש את היתרונות הבאים:חשיפה ללחצים משולבים, זמן בדיקה מופחת וניטור ביצועים בזמן אמת של המכשיר. השילוב של לחצים יכול להיות מכוון כדי לדמות את האקלים המקומי, כגון תנאי הקוטב והמדבר.הטיות חשמליות ניתן לכוונן כדי לדמות אפקטים כגון הצללה אישית. מדידת ביצועים בזמן אמת מאפשרת בדיקה מהירה ופשוטה יותר. הוא לומד אותנו הרבה על תהליך ההשפלה והוא מאפשר חיזוי או מניעה טובים יותר של מנגנוני השפלה המתרחשים במכשירים.הדגמת ההליך תהיה האנק סטייג'ורס, קלאס באקר וקארוליאן סאליו, כולם מסוליאנס. כדי להתחיל את ההליך, להפקיד 0.5 מיקרון של מוליבדן על מצע זכוכית סיד סודה על ידי ציפוי זרם ישיר sputter ברצף מחסנית bilayer. לאחר מכן, השתמש בתתא של נתרן הידרוקסיד טוחן אחד ו 0.3 טוחן אשלגן ferrocyanide כדי לחרוט אלקטרוכימית רצועה ברוחב שישה מילימטר מוליגדן בקצה של צד אחד ארוך.לאחר מכן, הפקידו שכבת סופג CIGS בעובי שני מיקרון על ידי coevaporation בתא ואקום תחת אווירת נחושת, אינדיום, גליום וסלניום. ואז להפקיד 50 ננומטר של קדמיום סולפיד על המדגם על ידי תצהיר אמבטיה כימית. השתמש sputtering גלי רדיו להפקיד 50 כדי 65 ננומטר של תחמוצת אבץ מהותית ו 80 כדי 1, 000 ננומטר של תחמוצת אבץ אלומיניום על המדגם.לאחר מכן, השתמש בלהב כדי להסיר את ארבע השכבות העליונות ברצועה ברוחב 14 מ"מ בקצה הארוך שאינו חרוט של הדגימה, ולהשאיר את מגע מוליגדן בחזרה ללא פגע. מרכז מסכה על המדגם ומעיל sputter את הקצוות מדגם עם 60 ננומטר של זהב כדי ליצור את המגעים, ולאחר מכן להשתמש חותך זכוכית או עט יהלום לחתוך את המדגם לחתיכות ברוחב שבעה מילימטר, ובכך ליצור דגימות עם שבעה מילימטר על ידי חמישה משטחי תא מילימטר. אתה יכול לבדוק כל מכשיר שאתה רוצה, כל תא סולארי, כל מודול, כל עוד אתה יכול ליצור איתם קשר בצורה אמינה.זה דורש מגעים עשויים מחומרים יציבים כמו זהב. אחרת ייתכן שאתה בודק את היציבות של אנשי הקשר שלך במקום את המכשירים שלך. לאחר מכן, למדוד את ביצועי המתח הנוכחי ex situ של תאים סולריים מדגם בתנאים סטנדרטיים בתצורת בדיקה ארבע נקודות.לאחר מכן, מקם דגימה תחת התקן תרמווגרפיה מואר עם תאורת IR ועדשת מצלמת IR של 15 מיקרון. להאיר את המדגם למפות את ההבדלים המרחביים בטמפרטורה. השתמש באפשרות זו כדי לזהות דוגמאות שימושיות ורעות.לאחר מכן, מקם את המדגם תחת מכשיר מיפוי פוטולומינציה עם LED בה עוצמה גבוהה והקליט תמונת פוטולומינציה מרחבית. עליך להשתמש גם במספר טכניקות ניתוח אחרות, כולל אלקטרולומינציה, ספקטרופוטולומינציה, מדידות יעילות קוונטית חיצונית ומיקרוסקופיה. בהתבסס על מדידות אלה לפני ואחרי החשיפות, ניתן לקבוע את מנגנוני ההשפלה ולקשר אותם למאפייני טרום החשיפה.הערך כל מדגם עבור פגמים חזותיים וצמיגים בדרך זו. אחסן לפחות שתי דגימות שאינן סמוכות בתא כפפות מלא ארגון כהפניות. הר את התאים הסולאריים שאינם מתייחסים במחזיקי מדגם שאינם מטילים צללים על התאים.ודא כי סיכות המדידה של המחזיקים ליצור קשר עם מגעי זהב מלפנים וגב של הדגימות. מקם את מחזיקי הדגימה בארון התקשורת לדוגמה של מערך CSI כדי לאפשר מגע חשמלי בין התאים הסולאריים לבין כלי המדידה. חבר תרמוקופלים לדגימות.מקם את ארון התקשורת לדוגמה לתאורה על-ידי מקור אור מסה אווירית 1.5 ולאחר מכן הפעל את ציוד המדידה, את העומסים החשמליים ואת מחשב הבקרה. פתח את תוכנת רישום המדידה כדי לאתחל את המכשירים ולאחר מכן עצב פרופילי תאורה למדידות. לאחר מכן, מלא את המידע לדוגמה ובחר את התרמוקופל המקושר עבור כל מיקום לדוגמה.לאחר מכן, הגדר את המתח הראשוני, המתח הסופי ומספר השלבים עבור מדידות המתח הנוכחי. הגדר את מיקומי האוטו-שמירה עבור נתוני המתח הנוכחי. הגדר הטיות חשמליות עבור הדגימות אם תרצה בכך.לאחר מכן, צרו רצף מדידות והוסיפו את מיקומי הדגימה המתאימים. הגדר את זמן ההמתנה בין רצפים בחלון מדידה אוטומטית, ואחריו עלייה מהירה ל 85% לחות יחסית, ולאחר מכן להתחיל את רצף תא האקלים, להפעיל את התאורה, לעבור לחלון הניטור ולהתחיל להקליט מדידות מתח זרם. לפקח על התא ולדגום טמפרטורות במהלך הרמפה ל 85 מעלות צלזיוס.ודא שהפרמטרים החשמליים נרשמים ונוצרות עקומות מתח זרם. ברגע שהתא מגיע ל-85 מעלות צלזיוס, ודאו שהלחות בתא עולה ל-85% שימו לב שזוהי נקודת ההתחלה של ניסוי ההשפלה. השאירו את הדגימות במכשיר למשך מאות עד אלפי שעות, ומדידת עקומות המתח הנוכחיות כל חמש עד עשר דקות.התאימו את ההטיות החשמליות שהוחלו על הדגימות במהלך הניסוי כרצונן. בסוף הניסוי, לאפשר לתא להתקרר לטמפרטורת החדר במשך כמה שעות לפני הסרת הדגימות. התווה את השינויים בפרמטרים החשמליים כפונקציה של זמן חשיפה.מוציאים את הדגימות הקרות מהתא וחוזרים מידות האקס סיטו. בצע את כל המדידות ששימשו לפני החשיפה. לאחר מכן, לאפיין הן את דגימות מושפל התייחסות עם דיפראקציה רנטגן, ספקטרוסקופיה מסה יון משני, סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים, SEM, ספקטרוסקופיית פוטואלקטרון רנטגן, וטכניקות אחרות כדי להמשיך לחקור מנגנוני כשל.בדוגמה זו, נתונים שנרשמו במהלך שיפוע הטמפרטורה לפני ניסויי השפלת תאים סולריים CIGS הראו כי מתח המעגל הפתוח השתנה כפונקציה של טמפרטורה. תאים סולריים אלה של CIGS הידרדו ביעילות כאשר הם נחשפים בו-זמנית לאור, חום ולחות. השפלה מינימלית נצפתה כאשר התאים הסולאריים נחשפו לחום יבש ואור.כאן למתח שלילי-הטיה נמוך הייתה השפעה שלילית יותר על יציבות התאים הסולאריים של CIGS מאשר קצר חשמלי, מעגל פתוח או תנאי נקודת חשמל מרביים בחום ובאור לחים. קבוצה של CIGS תאים סולריים מפוברק עם נתרן גבוה ותכולת אשלגן בתחילה הראו יעילות גבוהה כאשר מואר בחום לח, אבל הם השפיל מהר יותר מאשר תאים סטנדרטיים. עם זאת, תאים מפוברק עם תוכן אלקלי נמוך נשאר יציב יחסית באותם תנאים.ניתוח נוסף חשף ירידה חדה מקבילה בהתנגדות דלף של תאים עשירים אלקלי, אשר יוחסה הגירה של נתרן. בעקבות תוצאות אלה, יש לנתח את ההתקנים ביסודיות שוב. בהתבסס על תוצאות אלה, ניתן לקבוע את מנגנוני ההשפלה של ההתקן.טכניקה זו מאפשרת גם קביעת התנהגות השפלה של מודולים בקנה מידה מלא.

Research

JoVE Journal

Engineering

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

Atom Probe Tomography Studies on the Cu(In,Ga)Se2 Grain Boundaries

Atom Probe Tomography Studies on the CuIn,GaSe2 Grain Boundaries

Atom לימודי Probe טומוגרפיה על Cu (ב, GA) Se<sub&gt; 2</sub&gt; גבולות גרעין

Compared with the existent techniques, atom probe tomography is a unique technique able to chemically characterize the internal interfaces at the ...

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

שיטת אמביינט לייצור ionically המגודר פחמן Nanotube הנפוץ קטודה בתאים סולריים האורגנית טנדם

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

שילוב של אור ננו-מבני כסף השמנה בתאים סולריים המוקשה Microcrystalline הסיליקון ידי העברת הדפסה

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

ייצור הדפסת תאים סולריים heterojunction הגורף<em&gt; באתרו</em&gt; אפיון מורפולוגיה

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells

דפוס דיגיטלי של טיטניום דו-חמצני עבור לצבוע תאים סולריים רגישים

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

חד ערכי חילוף קטיונים סימום של CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; עבור תאים סולריים יעילים perovskite

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

Electropinning של אלקטרודות photatalalytic עבור תאים סולריים רגישים צבען

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

היטב מיושר אנכית מונחה ZnO Nanorod מערכים ויישומם ב הפוך קטן מולקולה תאים סולריים

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass ADG Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

הערכת ניסיוני מקורה של יעילות, Irradiance שתאכלו כפיל אכרומטי על זכוכית (ADG) עדשת פרנל ריכוז Photovoltaics

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is ...

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

שיטות של באתרו לשעבר בחיי עיר חקירות של המרות מבניים: המקרה של התגבשות של משקפיים מתכתי

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic ...