钙钛矿等新型太阳电池对太阳模拟器的技术要求

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近几年来,钙钛矿太阳能电池成为研究热点,其记录转化效率迅速上升,目前文献报道的数据已超过23%;除此之外,钙钛矿薄膜太阳能电池还具备原料成本低、制备过程简单等特性。2018年,全球研发团队在钙钛矿太阳能电池的转化效率、大面积钙钛矿薄膜光伏组件效率、钙钛矿光伏器件迟滞效应消除、钙钛矿光伏材料的生长机理原位研究、钙钛矿光伏组件制备技术等方面取得了众多突破。太阳能(PV)电池的研究和生产正在以一个惊人的速度发展,一些新兴技术诸如薄膜工艺、串接结、多结电池、有机薄膜和燃料敏化电池等都需要进行精确的性能评估。在200710月,IEC修改了太阳光模拟器性能的评估标准,新标准能定量独立地评价三项指标。

 

目前太阳光模拟器由光谱匹配度、辐照均匀度、时间或辐照稳定性来划定ABC等。AAA 太阳光模拟器的性能在3类标准中都被评定为A级,标准分别为IEC 60904-9 Edition 2 (2007) editionJIS C 8912ASTM E 927-05AAA级系列产品提供了一种性价比较高的选择。光伏产品标准规定AAA级太阳光模拟器的三个关键指标必须严格满足要求,它们分别是:光谱匹配度、辐照均匀度和时间稳定性。

 

目前有3个标准来定义太阳光模拟器的性能指标

􀁺 IEC 60904-9 2007 光伏设备-9节:太阳光模拟器性能指标

􀁺 JIS C 8912-1998 晶体硅太阳能电池和模块所用的太阳光模拟器

􀁺 ASTM E 927-05 (2005) 太阳光模拟器地面光伏

什么是I-V特性测试的温度和辐照度修正?

 

标准测试条件(STCAM1.5G; 25°C;1000W/m^2)是行业里公认的光伏组件I-V特性测量的基本条件。其中,AM1.5G1000W/m^2是对模拟器光源光谱和光强的要求,25°C则是对光伏组件的测试温度要求。在进行组件I-V特性测试时,测试条件与STC并不完全一致:由于光源的长期不稳定性(LTI),在I-V扫描周期里存在光强波动,每个I-V测试点监测的光强可能与1000W/m^2存在偏差。正是考虑到这些偏差的存在,在实际辐照度和温度与STC条件存在偏差时,可以将测试的I-V数据修正到标准STC条件下。

如何进行修正系数的测试和计算方案?

 

基于IEC 60891:2009标准的要求,通过将温度系数测试和IEC 61853-1的交叉GTE(温度和辐照度组合)测试整合在一起,一次测试可以得到计算所有修正系数所需数据。由于测试的温度和辐照度范围广,因此对模拟器测试精度和效率有很高的要求,以及高精度的温度控制系统,其确保了组件在15°C75°C内的温度偏差满足标准要求。

测试数据得到后,基于IEC 608912009标准并结合软件可分别计算出修正系数:电流温度系数α、电压温度系数β、串联电阻Rs、曲线修正因子k和辐照修正因子a。这样组件厂家就可以得到组件的实际修正系数,并应用到光伏组件模拟器上用于测试时温度和辐照度的自动修正。

 

钙钛矿光伏器件功率测试的需求?

在功率标定方面,由于钙钛矿光伏器件在测试中表现出的高迟滞效应、慢响应速度、亚稳态特性和不稳定性,现有的IEC标准测试流程无法直接应用于其功率测定。这也导致相比于常规光伏器件,钙钛矿光伏器件功率标定流程更为复杂。因此,一种可以用于钙钛矿光伏器件性能与效率可靠评估的标准化测试方法亟需提出。

 

此外,钙钛矿光伏器件在测试中的迟滞效应也是影响其准确测量的重要因素,其特性与常规的高电容性晶硅光伏器件不同,因此需要根据钙钛矿光伏器件的实际特性对测量方法进行改进。

 

通过与世界顶级稳态太阳模拟器厂家的合作,天祥科技已经开发了一套针对钙钛矿光伏电池的完整预处理流程与I-V测试方法,其可用于钙钛矿光伏电池I-V特性的准确可靠测量

 

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2020年4月17日 15:45
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