Name: Situ Güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış performans düşüşü izleme: Cu (In, Ga) Se2 güneş hücreleri için bir örnek çalışma (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 19 s
Description: Öğrenin, CIGS güneş hücrelerinin güvenilirliğini değerlendirmek için gerçek zamanlı performans izleme yöntemini. Bu teknik, nem, sıcaklık ve elektriksel yükler altında bozulma mekanizmalarını anlamaya yardımcı olur.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Yazarlar Miro Zeman (Delft Teknik Üniversitesi) ve Zeger Vroon (TNO) verimli tartışmalar için teşekkür etmek istiyorum. Kyo Beyeler, Vincent Hans, Ekaterina Liakopoulou, Soheyl Mortazavi, Gabriela de Amorim Soares (tüm TNO), Felix Daume (Solarion) ve Marie Kanton (yüksek) örnek ifade ve çözümleme ve uzun tartışmalar için kabul vardır. Ayrıca, sonsuz güneş, Hielkema Testequipment ve ReRa çözümleri ve daha ayrıntılı olarak Robert Jan van Vugt, tüm çalışanların teşekkür ederim Alexander Mulder ve Jeroen Vink katkılarından dolayı.
Bu çalışmalar Enstitüsü Interreg V sınır ötesi işbirliği programı tarafından finanse edilen malzeme yenilik M2i, TKI IDEEGO proje güven, BD OpMaat, proje araştırma programı çerçevesinde proje numarası M71.9.10401 altında yapılmıştır Flanders-Hollanda bölgesel kalkınma ve TNO 'Technologie zoekt Ondernemer' programı Avrupa fonları finansal destekle.

Not: Bölüm 1 ve 3 bozulma CIGS test etmek için özeldir ve CZTS güneş hücreleri bu yordam, ancak güneş hücreleri (Örneğin, perovskites, organik PV ve kristal silisyum) tüm diğer türleri ile ya da bu ayarlar ile test edilir. Her aygıt türü ve geometri için bir örnek sahibi tasarlanmış olması gerekmektedir. Bu sahipleri bu aygıt bozulma etkileri karanlık beri iletişim yıkımı önlemek için kişiler paslanmaz olmalıdır. Ayrıca, bu sonuçları aşınmış kişiler veya kablo ölçüm ölçüm sisteminde önlemek için bir dört maddelik sonda yapılandırma örnekleri başvurmanız tavsiye edilir.
1. hazırlık CIGS güneş hücreleri
<ol><li>Güneş hücreleri ele alırken iletişim kuralının tüm adımlarını eldiven kullanın: toksik elementlerin karşı korumak, ama aynı zamanda mutfak tuz (NaCl), örnekleri üzerinde gibi istenmeyen malzeme birikimi önlemek.</li>
	<li>Bir 1 x 100 mm x 100 mm soda kireç (SLG) cam örnek dört 100 mm x 25 mm uygun yüzeyler hazırlamak için kesici veya elmas cam kalemle dikdörtgen şeritler kesin.</li>
	<li>SLG örnek bir sputter coater yerleştirin. 0.5 µm kalınlığında molibden cam yüzeylerde23oda sıcaklığında doğru akım (DC) SAÇTIRMA tarafından geri iletişim Kasası.<ol>
<li>Tek bir katman, bir bilayer ve çok oyunculu bir yığın da dahil olmak üzere çeşitli yığın sıralarını seçin. Örneğin, bir bilayer yüksek bir ilk depozito basıncı (Örneğin, 0,03 mbar) SAÇTIRMA bir alt sputtering basınçta (Örneğin, 0,003 mbar) 1-5 W/cm2güç yoğunlukları izledi.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Etch çözümünü 1 M NaOH ve 0,3 M K3Fe(CN)624hazırlayın. Mamüllerinin desenli arka kartvizit yatırmak molibden bir 6 mm şerit etch. Not: Bu şekilde, güneş pili alan kısmen elektrik parametreleri katkıda altın kişiler tarafından örtülü olmadan iyi tanımlanmış bir alan güneş pili vardır.</li>
	<li>Örnek bir vakum odasında yerleştirin ve 2 µm kalın bir CIGS emici tabaka bir bakır, indiyum galyum ve selenyum atmosfer25altında bir coevaporation yoluyla mevduat.<ol>
<li>Örneğin, tipik substrat 550-600 ° C sıcaklığa kullanın ve buharlaşma indiyum, galyum ve selenyum, bir bakır zengin CIGS nedeniyle oluşumu ve ardından tarafından üç aşamalı biriktirme işlemi, ilk şekillendirme (In, Ga)2Se3 izleyin büyük miktarlarda bakır ilavesi. Üçüncü aşamasında gerekli bakır-yoksul CIGS emici oluşturmak için bakır evaporatör kapatın.</li>
		<li>Alternatif olarak, iki aşamalı ifade atmosferik basınç bir düşük maliyetli işlem için kullan. CuInGa birikimi, atmosferik basınç elektrokimyasal ifade yaparak veya vakum sputtering gerçekleştirir. Bu selenization bir hareketli kemer selenization fırında bir elemental selenyum atmosfer26 altında izleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Örnek bir kimyasal banyo yerleştirin ve CD arabellek "kimyasal banyoya ifade" tarafından mevduat (CBD) işlemi ile bir kalınlık 50 nm27. Genellikle bir sıcaklıkta su bazlı çözüm Tioüre (NH2CSNH2) NH4OH, CdSO4kullanmak ~ 70° C.
</li>
	<li>Örnek sputtering aracında yer ve i ZnO mevduat / ZnO:Al açık iletişim tarafından radyo frekansı (RF) SAÇTIRMA i-ZnO ve kalınlıkları sırasıyla 50 nm ve 800-1000 nm28hedeflerle ZnO:Al.<ol>
<li>İ-ZnO için kullanımı bir saf ZnO hedef tabakası ve kullanım ZnO seramik ile % 2 Al2O3 ZnO:Al katmanı hedefleyin. Kullanım ifade sıcaklıklar oda sıcaklığında ve 200 ° c arasında Bu ticari modüllerde kullanılmaz gibi üst elektrodu, iletken metal kılavuzunda kullanmaktan kaçının. Bu nedenle, bu nispeten kalın ZnO:Al tabaka yeterli iletkenliği bir modülü Tasarım taklit bu hücrelerde izin vermek için kullanın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Dikkatle uzak bir şerit güneş pili 14 mm (1,4 adımda gravür ters tarafında) bıçakla çizik.<ol>
<li>Katmanları sertlik farkı kullanımı, yalnızca üst katmanlarında kaldırmak yaparak (ZnO:Al / i-ZnO/CD/CIGS) ve molibden bozulmadan geri kişi bırakın. 5 mm, benzer bir modülde hücrenin genişliğini uzunluğuna sahip güneş hücreleri oluşturur.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Örnek bir altın sputtering aracında yer ve böylece altın güneş pili yatırılır orta çizgili bir maske olarak yeterli. Mevduat altın rehber ~ hücreleri iletişime izin vermek için oda sıcaklığında arka iletişim (Molibden) ve açık iletişim (ZnO:Al) SAÇTIRMA tarafından 60 nm kalınlığı. Not: böylece hücre yıkımı okudu örneklerin uzun vadeli maruz sert koşullarına ilgili kişileri bozulma olmadan bir kişi bir soylu metal kullanımı sağlar.</li>
	<li>Bir cam kesici veya elmas kalemi ile şeritler 7 mm geniş örnekleri kesin, şimdi var bir hücre yüzeyine ~ 7 mm x 5 mm ve 7 mm x 25 mm (Şekil 2) toplam boyutu. Not: Kesit şematik gösterimi yanı sıra bir cep mikroskobu resmi Şekil 2' de gösterilmiştir. Diğer tüm katmanları aşağıdaki analog bir yordamı tevdi iken CZTS güneş hücreleri ile deneyler için farklı ifade yordamı etkin emici tabaka (CZTS) (başvuru29benzer), takip edilmiştir.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig2.jpg"> Resim 2 : CIGS örnek tasarım. (üst) Bir CIGS sample ve üstten çekilen (alt) bir CIGS mikroskop resmini kesit şematik gösterimi. Bu rakam kısmen başvuruları14,30' dan itibaren değiştirildi. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
2. analiz bozulması önce güneş hücrelerinin
<ol><li>Standart test koşullarında güneş hücreleri ex situ geçerli gerilim (IV) performansını ölçmek (STC, aydınlatma: 1000 W/m² ve AM 1,5, sıcaklık: 25 ° C) bir IV ile elektrik parametreleri belirlemek için dört nokta sonda yapılandırma test cihazı.<ol>
<li>Tam akım yoğunluğu ve dalga boyu bağımlı emme30,31 bir spektral yanıt (SR) kurulum ile (EQE) dış kuantum verimliliği ölçmek ve tam akım yoğunluğu hesaplayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>31 ve bir büyük büyütme ile photoluminescence (PL) eşleme31 eşleme ışıklı kilit-in termografi (ILIT) kaydedebilir ve herhangi bir görsel ve yanal kusur tanımlamak için (mikroskopi) fotoğraf çekmek.<ol>
<li>Örnek bir ILIT cihaz yüksek büyütme ile IR aydınlatma kaynağı için 15 µm lens ile sıcaklık dedektörü ile altında yerleştirin. Örnek aydınlatmak ve kayma fark sıcaklık ısıtılmış konumlarını tanımlamak üzere kaydedebilirsiniz.</li>
		<li>Örnek bir kayma photoluminescence görüntü elde etmek için bir eşleme PL kurulum altında yerleştirin. Aydınlatma ve veri algılama için bir CCD fotoğraf makinesi için yüksek güç LED ışık kaynağı kullanın. Not: Örnekler başvuruları15,16,20,30' u bulunabilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Güneş hücreleri için örnekleri geri kalanı bir argon torpidoda referans olarak yerleştirerek süre bozulması deneme sayısını seçin. Başvuru ve deneysel örnekleri olarak karışık bir güneş hücre kümesi seçin, böylece herhangi bir fark tam slaytlar (örneğin bileşiminde degradeler) içinde aynı şiddetinde deney ve başvuru örnekleri mevcut. Not: Bu pozisyonları 2 ve 6 hücrelere başvurma iken pozisyonları 1, 3, 4, 5, 7 ve 8 slaytlara hücrelerle deneysel hücre bulunur örneğin anlamına gelebilir.</li>
</ol>3. örnek sahipleri içine güneş hücreleri yerleşimini
<ol><li>Güneş hücreleri olmayan hücrelerde herhangi bir gölge ve yapmak sahipleri altın ön ve arka kişiler ve ölçüm pinleri arasında iletişim örnek yerleştirin. Not: Örnek sahipleri özellikle iklim testler sırasında sert koşullara dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca, onlar sadece fışkırması sınırlı olan malzemelerden inşa edilir.</li>
	<li>Örnek sahipleri örnek raf CSI kurulum içinde güneş hücreleri ve ölçüm araçları Kur dışından arasındaki elektriksel temas izin yerleştirin. Nerede o aydınlatılmış bir AM 1,5 ışık tarafından özel konumu örnek raf yerleştirin kaynak. Not: Işık kaynağı özellikleri aşağıda belirtilmiştir. CSI1: 40 cm x 40 cm alan, 1000 W/m2, kalibre BAA aydınlatma; CSI2: 100 x 100 mm2 alan, 1000 W/m2, kalibre AAA aydınlatma, Kalibrasyonlar IEC60904 göre-9:200732.</li>
</ol>4. bozulması deney yürütülmesi
<ol><li>Güneş simülatörü, ölçüm cihazları, iklim odası ve bilgisayar geçiş yapar.</li>
	<li>Güneş simülatörü, elektrik önyargıları ve iklim odası ayarları denetler ölçüm bilgisayar programı. Gerilim aralığı, gerilim adımları, ölçüm sıra ve IV ölçüm yazılımı ölçümlerde arasındaki süre tanımlayın ve sıcaklık, nem, önyargı voltaj ve aydınlatma profilleri yazılımda tanımlayın. Not: Bu yazılım ölçümleri tam deneme sırasında yönlendirmek izin.<ol>
<li>IV ölçümler için normal ayarlar için gerilim aralığında-0.2 V + V 1.0 içinde 120 merdiven (0.01 V/adım) için kullanın. Not Çoğu durumda, sistem tüm örneklerini IV ölçümleri ve yaklaşık 5 dk duraklar arasında geçiş yapar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>İklim odası ve güneş hücreleri kurulumunda sıcaklığını dengelemek. Belgili tanımlık bilgisayar yazılımı örnek sıcaklığında gözlemlemek. Not: STC sıcaklığı 25 ° C güneş hücreleri için tipik bir sıcaklıktır. Bu yana aydınlatma örnekleri ısıtır, numune sıcaklığı her zaman çevreleyen odası yüksektir. İklim odasının tipik başlangıç sıcaklığı-10 ° C ile + 5 ° C (+ 5 ° C oda sıcaklığı 25 ° C CIGS örnek sıcaklıklara örneğin açabilir). Diğer örnek tasarımlar veya besteleri seçtiyseniz, diğer oda sıcaklık 25 ° C numune sıcaklığı almak için gerekli.</li>
	<li>85 ° C, örneğin 0,1-0,3 ulaşıncaya kadar iklim odası yavaş yavaş ısı ° C/dk. odası sıcaklık iklim odası bilgisayardan okumanız ve numune sıcaklığı yazılımdan okuyun. Not: Oda 85 ° c olduğunda tipik örnekleri sonra 100 ve 110 ° C arasında sıcaklıklar Bu değerler örnekleri arasında değişir ve özellikle substrat tipi, örnek sahibi tasarım ve malzeme ve güneş pili tarafından etkilenmiştir. Ne zaman onlar ölçülür değil, bu aşamada, açık devre koşullarında farklı belirtilen sürece hücrelerdir. Herhangi bir iç gerilim önyargı Isıtma aşamasında etkisi dışlanacak varsa, aydınlatma da kapalı bu dönemde olabilir.<ol>
<li>CSI1 için tüm tek tek hücreleri içinde CSI2 kullanım 15 thermocouples iken 32 örnekleri için kendi ısısını ölçmek için bireysel bir ısıl iliştirin. Kaydetmek ve bireysel sıcaklıklar oturum.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Otomatik olarak geçerli gerilim eğrileri güneş hücreleri tek tek onlar demektir her 0,5 örnek sayısına bağlı olarak birkaç dakika için belirlenen Isıtma sırasında ölçmek. Yazılım elektrik parametrelerinde gözlemlemek.<ol>
<li>Geçerli gerilim eğrileri elektrik parametrelerinden hesaplayın. Her zaman belirlemek verimliliği, açık devre voltajı, kısa devre akım yoğunluğu, doldurma faktörü, seri direnç ve direnç şant. Geçerli gerilim eğrileri sonu yamaçlarında üzerinden dirençleri belirlemek.</li>
		<li>Gerekirse, aynı zamanda ideal faktörü, doygunluk akım yoğunluğu ve fotoğraf akım yoğunluğu ile bir diyot modeli14yaklaştırarak belirlemek. Not: Ancak, bu uygun yordamları ideal diyotlar gibi davranmazlar bozulmuş güneş hücreleri için nispeten güvenilmez olduğunu unutmayın. Bu yüksek sıcaklıkları tarafından ölçülen verimliliği çoğunlukla açık devre voltajı13bir düşüş de görülebilir olduğu STC altında daha düşük olamaz.</li>
	</ol>
</li>
	<li>İklim odası nem açmak, %85 bağıl nem (RH) standart bir ayardır. Bu genellikle deneme başlangıç noktasıdır (t = 0 h). İklim odası bilgisayardan RH gözlemlemek. Not: Gerçek örnek bağıl nem set değerinden daha düşüktür. Bu mutlak nem aynı olmakla birlikte numune sıcaklığı 85 ° C yüksek olduğu gerçeğini tarafından kaynaklanır: bağıl nem sıcaklık bir fonksiyonu olduğu için bu değer % 85 RH33düşüktür.</li>
	<li>Örnekleri CSI kurulumları için 100'ler 1.000 saat geçerli gerilim eğrileri ölçme yaparken, s için bırakın. Her 5-10 dk eğrileri ölçmek ama bu isteğe bağlı olarak değişir. Yazılım elektrik parametrelerinde gözlemlemek.<ol>
<li>Kalan zamanında örnekleri de açık devre koşullar (Standart koşullar) altında tutmak veya elektrik yükler, V + 20 -20 V değişen kullanımı ile çeşitli elektrikli önyargıları altında yer onları. Elektrik önyargı bir değişiklik deneme sırasında gerekli olması durumunda, izleyici yazılım set değeri değiştirin. Not: 'Standart' maksimum güç noktası (MPP) koşulları (işlemi gerilim ve akım bir güneş hücresinin), kısa devre koşulları ve koşulları ile sınırlı bir negatif gerilim ayarlarıdır. İkinci kısmi modülü gölgelendirme benzetimini yapmak için kullanın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sonra çeşitli pozlama süreleri örnekleri hakkında daha fazla bilgi için sınırlı sayıda örnekleri, örnek sahipleri kurulumu diğerleri önce kaldırın. Bu kalan örnekler üzerindeki etkisini en aza indirmek için aydınlatma altında ve çok hızlı bir şekilde yürütmek. Bu doğal olarak yalnızca küçük örnekler için mümkündür.</li>
	<li>Deney sonunda, oda oda sıcaklığında aşağı yavaş yavaş birkaç saat içinde serin ve örnekleri ile birlikte onların örnek sahipleri kaldırın. Sıcaklık iklim odası bilgisayardan gözlemlemek. Not: Nem oranı (Örneğin, 800 W/m2 veya ultraviyole ışık), ışık diğer yoğunluklarda kullanmak mümkündür ve sıcaklık doğal olarak da farklı olabilir. Bu durumda, elde edilen elektrik parametreleri için farklı ışık şiddeti düzeltilmelidir. CIGS güneş hücreleri kısa bir süre iken elektrik parametreleri beklenmeyen değişiklikler gözlendi (Örneğin, 15dk) değil ışıklı (ve aydınlatma kaynağı tarafından ısıtmalı). Bu etkiyi çalışmanın amacı ise bu aydınlatma üzerinde bırakmanız önerilir sürekli olarak14.</li>
</ol>5. analiz bozulmuş ve başvuru hücre
<ol><li>Elektrik parametreleri geliştirme bozulması kurulumları çekim hızı bir fonksiyonu olarak çiz.</li>
	<li>Örnekleri STC, elektrik parametrelerini elde etmek için kurulumları kaldırılır sonra ex situ IV ölçümleri bozulmuş güneş hücreleri doğrudan yineleyin. Dış kuantum verimlilik ölçümleri tam akım yoğunluğu ve dalga boyu bağımlı emilimi için yineleyin.</li>
	<li>Yine kilit-in ışıklı termografi haritalama ve photoluminescence eşleme kaydedebilir ve herhangi bir değişiklik görsel ve yanal defektlerde tanımlamak için (mikroskopi) fotoğraf çekmek. Bozulması gibi daha önce aynı ayarları kullanır.</li>
	<li>(Kesit) taramalı elektron mikroskobu-enerji dağıtıcı x-ışını spektroskopisi (SEM-EDX)31, x-ışını kırınım (XRD)31, ikincil iyon kütle spektroskopisi (SIMS)31ve sıcaklık gibi diğer analiz teknikleri kullanmak bağımlı geçerli gerilim (daha fazla başarısızlık mekanizmaları tanımlamak için IV(T))31 .<ol>
<li>Bu yıkıcı analizleri bozulmuş her ikisinde yürütmek ve örnekleri CSI kurulumları maruz kalma nedeniyle değişiklikleri gözlemlemek için başvuru.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. tanımı bozulması mekanizmaları ve modları
<ol><li>Bozulma mekanizmaları ve bunların etkileri güneş hücreleri veya modüllerin uzun vadeli istikrarı tanımlamak için tüm verileri birleştirme.</li>
</ol>

<ol><li>Jordan, D., Kurtz, S., VanSant, K., Newmiller, J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.2744/full">Compendium of Photovoltaic degradation rates.</a> Prog. Photovolt. 24 (7), 978-989 (2016).</li>
<li>Pingel, S., et al. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5616823/">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.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024815006406">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.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16300330">Stability of Cu(In,Ga)Se2 solar cells: A literature review.</a> Solar Energy. 133, 586-627 (2016).</li>
<li>Malmström, J., Wennerberg, J., Stolt, L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609003001858">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. Degradation mechanisms of Cu(In,Ga)Se2-based thin film PV modules. 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://ieeexplore.ieee.org/document/5411323/">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.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032113004917">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>PV, 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://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.861/abstract">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://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.663/abstract">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://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.2744/full">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://ieeexplore.ieee.org/document/6744875/">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://spie.org/Publications/Proceedings/Paper/10.1117/12.2059951">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.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024816305608">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://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.2610/abstract">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., Böttger, A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024816302847">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://ieeexplore.ieee.org/document/7749746/">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://ieeexplore.ieee.org/document/7355639/">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://ieeexplore.ieee.org/document/7355776/">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.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609016302723">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="https://link.springer.com/article/10.1007/s10800-015-0829-9">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://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.1079/abstract">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://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.2865/abstract">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.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609001015383">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.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609013017823">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://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4826448?journalCode=apl">Characterization of defects in 9.7% efficient Cu2ZnSnSe4-CdS-ZnO solar cells.</a> Appl. Phys. Lett. 103 (16), 163904(2013).</li>
<li>Theelen, M. Degradation of CIGS solar cells. Ipskamp Drukkers. , (2015).</li>
<li>Abou-Ras, D., Kirchartz, T., Rau, U. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAbou-Ras%2C+D+%22Advanced+Characterization+Techniques+for+Thin+Film+Solar+Cells%22">Advanced Characterization Techniques for Thin Film Solar Cells</a>. , Wiley-VCH. (2011).</li>
<li>Wolhgemuth, J. <a target="_blank" href="https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc827789/">Standards for PV Modules and Components - Recent Developments and Challenges.</a> Proc. 27th EUPVSEC. , 2976-2980 (2012).</li>
<li>Hyperphysics Relative Humidity. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/kinetic/relhum.html">http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/kinetic/relhum.html</a> (2017).</li>
<li>Theelen, M., et al. Temperature Dependency of CIGS solar cells on soda lime glass and polyimide: a comparison. JRSE. , (2016).</li>
<li>Coyle, D. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.1172/abstract">Life prediction for CIGS solar modules part 1: modelling moisture ingress and degradation.</a> Prog. Photovolt. 21 (2), 156-172 (2013).</li>
</ol>

Yazar Erik Haverkamp (ReRa çözümleri), Stefan Roest (sonsuz güneş) ve Peter Hielkema (Hielkema Testequipment) Bu ayarlar ticarileştirme Konsorsiyumu tarafından istihdam edilmektedir. Bu ayarlar (Yazar Mirjam Theelen ve Henk Steijvers (TNO)) mucitler işveren Bu konsorsiyum ile bir lisans anlaşması tutar.

Gerçek zamanlı güneş hücreleri ve modüllerin elektrik parametrelerini izlemek için iki olay yeri inceleme uzmanı kurulumları tasarlanmış ve inşa edilmiştir. Bu ayarlar nemli ısı, aydınlatma ve elektrik önyargıları, PV cihazların IV parametrelerin belirlenmesi de situ içinde iken aynı anda maruz izin. Bu ayarlar çevresel stresleri (nem, aydınlatma, elektrik önyargıları ve sıcaklık) etkisi hücre veya modülü kompozisyon ambalajsız güneş hücrelerinin yanı sıra uzun vadeli istikrar üzerinde çalışmak için kullanılmaktadır. Bu ayarlar ile elde edilen sonuçlar bir seçim görüntü Şekil 3, Şekil 4, Şekil 5, Şekil 6ve Şekil 7 .
İstikrar sonuçları (Şekil 3, Şekil 4, Şekil 6ve Şekil 7) sunulan çalışmalar her zaman dikkatli davranılması: Bu çalışmalar çeviri modülü istikrar, tüm kısıtlamalar için yapmak için Hızlandırılmış ömür testleri (Bu çalışma da dahil olmak üzere) PV cihazların istikrar üzerindeki dikkate alınmalıdır. Bu kısıtlamalar laboratuvar koşullarında bazı bozulma mekanizmaları yanlış (önem) stresleri seçimi nedeniyle bulunamadı iken bozulma mekanizmaları, hızla tanımlamak için içindir aslında kaynaklanır. Ayrıca, Seçilen koşulları da bozulma mekanizmaları ve alanında meydana veya önce veya alanında gerçekleşen sonucu hatalarını öngörülen süre sonra neden olabilir. Nemli ısı koşulları iken (85 °C/85% RH), örneğin için bir ivme faktör 219 kabul edilir, bu oran genellikle doğrusal olmayan ve CIGS modülleri 10 ile 1000 arasında ve farklı bozulması mekanizmaları için değişebilir başvuru25 gösterdi.
Alan modülü arasındaki en önemli fark sunulan sonuçlarının geçerlilik tahmin etmek için pozlama ve sunulan deneyler dikkate alınmalıdır:
a. kullanılan laboratuvar koşulları saha durumuna daha şiddetli hangi hızlandırılmış test için içsel bir gereksinimdir. Ayrıca, modülleri alanında sürekli değişen koşullara maruz kalacağı süre bu deneyler koşullarda çoğunlukla sabit vardır.
b. sunulan deneylerde, Sigara paketlenmiş güneş hücreleri kullanılmıştır. Doğal olarak, bariyer malzeme ve kenar dolgu macunları aygıt kararlılık (özellikle koşullarda nemli) önemli bir rol oynayacak. Ayrıca, arabağlantı ve encapsulation malzeme etkisi de çok önemlidir ve ihmal. Kesinlikle, paketlenmiş ve birbirine bağlı mini-modülleri ile deneyler da bu ayarlar mümkündür.
c. IV eğrileri değil kaydedildi zaman aydınlatma için nedeniyle açık devre koşullar altında sunulan Şekil 3, Şekil 5, Şekil 6ve Şekil 7 deneyler idam edildi. Ancak, hücreleri de ters için kısmi modülü gölgeleme durumunda önyargı koşulları maruz olabilir iken modülleri MPP koşullar altında çalışması gerekir. Sadece MPP ve açık devre koşulları arasındaki farklar sınırlı Şekil 4 gösterir belirli bu deneyde gözlendi, ancak bu diğer hücreleri veya koşullarınız için farklılık gösterebilir.
ö. kompozisyon CIGS güneş hücreleri uzun vadeli istikrar üzerinde büyük bir etkisi vardır. Kompozisyon istikrar üzerindeki etkisi üzerine örnekler örneğin başvurular16,20bulunabilir. Bu yana birçok küçük değişiklikler güneş pili yığınını etkisi kesin yapısını henüz tanımlanmamış, bozulma daha hızlı veya daha yavaş beklenenden daha ortaya çıkabilir.
Yukarıdaki faktörler çok sayıda varyasyon bozulması koşullar ve örnek kompozisyon ile hızlandırılmış ömür boyu çalışmalar gerçekten modülü alan performans tahmin etmek için gerekli olduğunu gösterir. Ayrıca, bu sonuçlar bu nedenle PV modüllerin uzun vadeli istikrar hakkında tam bir resim elde etmek için saha çalışmaları ile birlikte.
Ancak, biz bu çalışmada sunulan kurulumları kombine stres maruz kalma gibi in situ izleme nedeniyle standart IEC testlere göre önemli gelişmeler olduğunu öneriyoruz. Bu özellikleri büyük ölçüde hızlandırılmış ömür boyu deneyler tahmini değerini artırmak ve yıkımı mekanizmaları anlayışımızı artırmak. 'Standart' (Örneğin, IEC 61215) göre dört ana avantajları testleri aşağıdaki yetenekleri vardır:
a. test maruz kalma (yani, sıcaklık, nem, aydınlatma ve elektrik önyargıları) kombine gerilmeler altında.
b. Tuning yerel iklimler (Örneğin, çöl veya kutup koşulları) benzetimi yapmak için kombine vurguluyor.
c. tuning elektrik önyargıları, kısmi gölgelendirme etkilerini simulate için Örneğin, in.
ö. basit ve hızlı yanı sıra daha iyi tahmin veya sınırlama bir artan bilgi düzeyi nedeniyle bozulması mekanizmaları test izin veren cihaz performansı gerçek zamanlı izleme.
e. bir test doğrudan sonra durdurulabilir beri zaman, test azaltılmış, sonra yerine tanımlanmış test dönemi (Örneğin, 1000 h) hata oluşuyor.
Bu nedenle sunulan kurulumları ile ömür boyu çalışmalar nitel ve nicel anlayış ve tahmin güneş hücreleri ve modüllerin uzun vadeli istikrar önemli ölçüde geliştirebilirsiniz önerilmiştir. Gelecekte, bir Kur 'situ ölçümleri ile kombine yük sınamaları' sunuyor (CSI) için tam ölçekli modülleri geliştirilecektir: 40 cm x 40 cm ve 100 cm x 100 cm ışıklı alanlar ile kurulumları tam boyutlu PV modülleri için çok küçük, çok artırmak planları Bu kombine stres ölçüm kavramı ölçeği çoğu çalışmalar devam etmektedir.

PV sistemleri yenilenebilir enerji düşük maliyetli bir tür olarak kabul edilir. PV modüllerin bu PV sistemleri özünü temsil eder ve genellikle 25 yılı aşkın (Örneğin, azami % 20 verimlilik kaybı bu dönemden sonra)1performans garantisi ile satılmaktadır. Tüketiciler ve bu garantiler karşılandığını yatırımcılara güven için önemlidir. Elektrik verim bu nedenle yüksek ve istikrarlı mümkün olduğunca en az istenen modülü ömür boyu bitmeliydi. Bu yavaş ama düzenli Bozulması2 ve olan, örneğin üretim hataları nedeniyle oluşabilir beklenmeyen erken modülü hataları azaltılması tarafından yönetilmelidir. Örnek alan gözlenen modülü başarısızlık potansiyel indüklenen bozulması (PID)3 ve kristal silisyum modüller için ışık indüklenen bozulması (kapak)4 ya da CIGS modülleri5,6 indüklenen korozyon su , 7 , 8. sınırlı alan uzun zaman PV modüllerin önlemek için bozulma mekanizmaları bu nedenle tespit en aza indirgemek ve.
PV hücreler veya modülleri oluşan bozulma mekanizmaları gelişmiş anlayışı da PV modülü üretim maliyetlerini düşürmek için yardımcı olacağını: çoğu zaman, garantili ömür boyu teklif modüllerde çevresel streslere karşı koruyucu malzemeler tanıtılmaktadır. Bu örnek gerçek CIGS, su ingression önlemek için pahalı bir bariyer içeren gibi esnek ince film modülleri için içindir. Böyle modüllerdeki tüm paket malzemeleri modülü maliyeti % 70'e kadar yapabilirsiniz. Bu koruyucu malzemelerin çoğu kez gerekli ömür elde etmek emin olmak için aşırı şekillendirilmesine: özünde daha istikrarlı ve daha doğru bir şekilde tahmin edilebilir bozulması mekanizmaları hakkında daha fazla bilgi bu nedenle güneş hücreleri yapabilirsiniz. Modül ve onun bileşenlerinin uzun vadeli istikrar hakkında daha iyi anlamak bu nedenle büyük olasılıkla aşırı ölçülendirme önlemek ve düşük maliyetler bu koruyucu malzemeler için izin.
Modül güvenilirlik genel bir tahmin vermek için güneş hücreleri ve modülleri günümüzde test ve hızlandırılmış ömür testleri (ALT)9tarafından nitelikli. En derin yeterlilik testleri Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) 61215 testleri10tarafından PV modüllerin istikrarı "go/Hayır git" kararları vermek tanımlanır. Ancak, Osterwald vd. 11 IEC testler olumlu bir sonuç her zaman PV modülü 25 ya da daha fazla yıl için açık koşullar durabiliriz göstermez ortaya koydu. Bu korelasyon sınırlı alan ve laboratuvar arasında test özellikle nispeten yeni ince film modülleri12için doğru olduğu gösterilmiştir.
Bu testler bozulması mekanizmaları ('hangi işlemlerin ve/veya hangi gerilmeler gözlenen yavaş modülü bozulması veya hızlı modülü başarısız neden?') içgörü pes ediyor musun. PV modüllerin alanında vardır tabi olmadığından için çok sayıda Ayrıca, şu anda tek veya çift stres faktörlerine (örneğin mekanik stres, ya da kombine sıcaklık ve nem) temel alan bu testler kesinlikle alan davranış güvenilir bir şekilde simüle edebilirsiniz değil gerilmeler kombine (örneğin: sıcaklık, nem, Rüzgar, kar, aydınlatma, toz, kum, su). Bu gerilmeler de iklim bölgesi değişebilir: çölde iken, büyük olasılıkla önemli stres faktörlerine; sıcaklık ve aydınlatma vardır ılımlı iklimlerde, örneğin nem etkisi de çok önemli olabilir. Bozulması ve bunun sonucunda hataları çeşitli iklimlerde benzetimini yapmak için birden çok gerilmeler çeşitli kombinasyonları böylece gereklidir. Sonuç olarak, aynı anda birden fazla stres maruz iyi bir tahmin belirli bir iklimde modülü güvenilirlik elde etmek çok önemlidir ve kombine stres testleri böylece laboratuvar testleri parçası olmalıdır.
Bu böylece kombine stres koşullarında meydana gelen bozulma mekanizmaları nitel ve nicel anlayışı gelişmiş ki önerilmiştir. İdeal olarak, güneş pili veya modülü hakkında bilgi de aygıt değişiklikleri tanımlaması pozlama sırasında izin vermek için bu testler sırasında toplanan. Bu nedenle, biz tasarlanmış ve nem oranı, (yükselen), elektrik önyargıları ve aydınlatma eşzamanlı maruz izin iki kurulumları inşa. Bu ayarlar bu gerilmeler şiddeti de, bir deney hedef bağlı olarak ayarlanabilir. Buna ek olarak, situ PV aygıtları (Şekil 1)13,14,15,16,17,18, izleme aydınlatma sağlar 19 , 20. bu tür testler 'situ ölçümleri ile kombine stres testleri' adlı (CSI). Bu protokol için 'CSI 1' ve 'CSI 2' adlı iki melez bozulması kurulumları sunulacak. Birçok çalışma performansı anlayış ve yıkımı, özellikle ince film CIGS güneş hücreleri, iyileştirme nişan, bu ayarlar ile idam edildi. İstikrar ve sıcaklık bağımlılık sonuç üzerinde ambalajsız CIGS ve CZTS güneş hücreleri elde bir seçki sunulmaktadır. Daha fazla bilgi-ebilmek da bulunmak21,22.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig1.jpg"> Resim 1 : Kur 'situ ölçümleri ile kombine stres testleri'. Sol: Ölçüm sistemi de dahil olmak üzere bir CSI kurulumunun Şematik Özeti. Orta ve sağ: CSI kurulumları fotoğrafı (iklim odaları güneş simülatörleri değil tasvir ölçüm sistemleri, kurulumları var farklı boyutlarda). Orta CSI1, CSI2 haklı. Bu rakam19,30değiştirildi. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

<table><tbody><tr><td>Hibrit bozunma kurulumu</td><td>Ebedi Güneş</td><td>İklim Odası Güneş Simülatörü</td><td>Daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz: http://www.eternalsun.com/products/climate-chamber/</td></tr> <tr><td>Numune sahipleri</td><td>ReRa Çözümleri</td><td></td><td>Daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz: https://www.rerasolutions.com/</td></tr> <tr><td>Numune rafı</td><td>Demo Delft</td><td></td><td>Daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz: http://www.demo.tudelft.nl/</td></tr><tr><td>Altın biriktirme aracı</td><td>Polaron Equipment LTD</td><td>SEM kaplama ünitesi E5100</td><td>SEM ölçümleri için Au biriktirme aracı</td></tr><tr><td>Tracer IV yazılımı</td><td>ReRa Çözümleri</td><td></td><td>Daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz: https://www.rerasolutions.com/product/tracer-iv-software/</td></tr> <tr><td>Güneş pilleri</td><td>Solliance</td><td></td><td>Daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz: http://www.solliance.eu.&nbsp; Güneş pilleri ve modülleri, diğer birçok üniversiteden, araştırma enstitüsünden ve şirketten de temin edilebilir</td></tr><tr><td>PL haritalama kurulumu</td><td>GreatEyes</td><td>LumiSolarCell</td><td></td></tr><tr><td>ILIT haritalama kurulumu</td><td>Infratec</td><td>ImageIR kamera ve Sunfilm IR lens</td><td></td></tr><tr><td>Optik mikroskopi</td><td>Leica</td><td>Wild M400</td><td>, Leica DFC 320 kamera ve Leica Application Suite yazılımı ile birleştiğinde, sürüm 4.3.0</td></tr><tr><td>IV test cihazı</td><td></td><td>OAI OAI TriSol Güneş Simülatörü</td>, <td>bir Keithley SourceMeter 2400 ile birleştirilmiş ve IV koşucu yazılımı, sürüm 1.4.0.6 kullanılarak kontrol edilir.</td></tr><tr><td>EQE test cihazı</td><td>Ev yapımı</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

situ güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış performans düşüşü izleme: cu (in, ga) se2 güneş hücreleri için bir örnek çalışma

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

Levelized elektrik maliyeti, (LCOE) fotovoltaik (PV) sistemleri, diğer faktörler arasında PV modülü güvenilirlik belirler. Bozulma mekanizmaları daha iyi tahmin ve korunma modülü alan hata Sonuç olarak yatırım risklerini azaltmak gibi elektrik verim artışı. Bir gelişmiş bilgi düzeyi bu nedenlerden dolayı PV elektrik toplam maliyetlerini önemli ölçüde düşürebilir.
Daha iyi anlamak ve PV modüllerin bozulması en aza indirmek için koşul ve meydana gelen bozulma mekanizmaları tespit edilmelidir. Modülleri alanında da aynı anda birden fazla stres faktörleri için sunulan bu yana bu tercihen kombine gerilmeler altında gerçekleşmesi gerekir. Bu nedenle, iki 'kombine stres testi ile ölçüm- in situ ' kurulumları tasarlanmış ve inşa edilmiştir. Bu ayarlar bağımsız kontrollü stres faktörlerine güneş hücreleri ve minimodules olarak nem, sıcaklık, aydınlatma ve elektrik önyargıları aynı anda kullanılmasına izin verir. Kurulumları da bu örneklerin elektriksel özellikleri gerçek zamanlı izleme sağlar. Bu iletişim kuralı bu ayarlar sunar ve deneysel olanaklarını açıklar. Ayrıca, bu ayarlar ile elde edilen sonuçlar da sunulmaktadır: ince film Cu ifade ve yıkımı koşulları istikrar üzerindeki etkisi hakkında çeşitli örnekler (In, Ga) Se2 (CIGS) yanı sıra Cu2ZnSnSe4 (CZTS) güneş hücreleri açıklanmıştır. Sıcaklık bağımlılık sonuçlarına CIGS güneş hücreleri de sunulmaktadır.

CSI kurulumları çok çeşitli deneyler için kullanılmıştır. Deneyler her ikisi hücre veya modülü kompozisyon ve tasarım gibi bozulması koşulları etkisi etkisi üzerinde odaklanmıştır. Elektrik parametreleri gelişimi bazı örnekleri aşağıdaki şekillerde görüntülenir. Şekil 4 CSI2 içinde elde iken ölçüm sonuçları Şekil 3, Şekil 5, Şekil 6ve Şekil 7 CSI1 içinde çekildi. Bu rakamlar, aygıt verimliliği, açık devre voltajı veya şönt direnç tasvir seçilmiştir ama diğer parametreleri doğal olarak da çizilebilir.
Şekil 3 ve Şekil 4 bozulması koşulları etkisi alkali zengini CIGS güneş hücreleri bir nem bariyeri veya herhangi bir başka paket malzeme olmadan kararlılığını görüntüleme. Şekil 3 ne zaman onlar nem, yokluğunda durumu stabil iken onlar aydınlatma, ısı ve nem, sunulan bu hücreler aşağılamak gösterir. Bu bu güneş hücreleri veya analog modüller nem15karşı iyi paketlenmiş zaman tamamen kararlı olabileceğini gösterir. Potansiyel paket malzemeler doğal cam, aynı zamanda sık sık organik-inorganik çok yığınları15üzerinde temel alan esnek engelleri dahil. Olarak gelecekteki deneyler, bu olanakları da test edilecektir. Bu sonuçlar da bu paket malzeme bir sıcak ve kuru iklimde gerekli olmayabilir gösterir. Şekil 4 bir önyargı voltaj nemli ısı artı aydınlatma maruz kaldığında etkisini gösterir: Bu ilk sonuçlar bir düşük negatif voltaj (V, gri eğrileri -0,5) büyük olasılıkla daha kısa devre, açık devre, istikrar üzerinde daha olumsuz bir etkisi olmadığını belirtmek ve MPP koşulları18.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig3v2.jpg">
Şekil 3 : Nem CIGS güneş pili istikrar üzerindeki etkisi. Ambalajsız CIGS güneş hücreleri verimliliği pozlama bir fonksiyonu olarak geliştirilmesi aydınlatma için zaman artı ısı (kırmızı) Kuru ve nemli ısı (mavi) alınan sıcaklıklar yüksek. Her satır bir güneş pili temsil eder. Bu rakam başvuru15değiştirildi. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig4v2.jpg"> Şekil 4 : Elektrik yükler CIGS güneş pili istikrar üzerindeki etkisi. Ambalajsız hücrelerin verimliliğini çeşitli gerilim artı nemli ısı ve aydınlatma, zamanın bir fonksiyonu olarak evrimi. Gri, mavi, yeşil ve kırmızı eğrileri belirtmek -0,5 V, 0 V, maruz ~ VMPPve açık devre koşulları, anılan sıraya göre. Oda sıcaklığında verimliliği % 50 daha yüksek civarında iken bu parametreler yüksek sıcaklıklarda elde edilir. Her satır bir güneş pili temsil eder. Bu rakam başvuru18değiştirildi. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Yavaş Isıtma nedeniyle (0,1-0,3 ° C/dk) Isıtma faz ve gerçek zamanlı ölçümler sırasında bu ayarlar otomatik olarak sıcaklık bağımlılık güneş hücreleri belirlenmesi izin. Şekil 5 bozulması deneyler önce Isıtma eğriler elde gibi açık devre gerilimi bağımlılık görüntüler. Bu grafik açık devre gerilimi (Voc) sıcaklık (değil tasvir) bağımlılık seri direnç ve kısa devre amper gibi diğer parametreleri ise çeşitli CIGS güneş hücreleri görüntüden daha büyük farklar gösterir hücreler arasındaki farklar. Diğer parametreler geliştirilmesi başvuru34bulunabilir.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig5v2.jpg"> Şekil 5 : Sıcaklık bağımlılık CIGS güneş hücrelerinin. Açık Voltaj (Voc) iki ambalajsız CIGS güneş hücreleri sıcaklık bağımlılık. Rengi farklı güneş pili tasarımlar belirtir: mavi kareler temsil örnek hücre tasarımı ve ifade yordamı ile yukarıda açıklandığı gibi. Kırmızı daireler polimid folyo üzerinde paketlenmiş CIGS güneş pili ile İyon-ışını yardımıyla coevaporation yatırılır yutuculu gösterir. Her satır bir güneş pili temsil eder. Bu rakam başvuru34değiştirildi. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Şekil 6 güneş hücreleri bileşiminde küçük farklılıklar aygıt istikrar üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir gösterir. Bu denemenin büyük miktarlarda sodyum ve potasyum içeren alkali-zengin örnekleri daha yüksek bir ilk verim vardı, ama onlar da daha hızlı bozulmuş gösterdi. Öte yandan, sadece küçük miktarlarda alkali-öğeleri ("alkali-yoksul" örnekleri) içeren durumu stabil ambalajsız güneş hücreleri de üretildi. Bu güneş hücreleri böylece neredeyse özünde kararlı olduğunu ve herhangi bir koruyucu malzeme ihtiyacı yoktu. Ex situ analiz sonuçları ile birlikte bu bilgilere dayanarak, bu örnekler için ana bozulması mekanizmalar belirlenmiştir: alkali-zengin örnekleri verimlilik kaybı arkasındaki ana sürücü keskin bir düşüş olduğunu gözlenmiştir şönt direnç16. Bu hücreler özelliklerinin derinlemesine analiz alkali-öğeleri, özellikle sodyum, göç bu düşüş neden gibiydi görüntülenir. Daha fazla bilgi başvurular16,20sunulur. Bu çalışmada sonraki aşamalarını güneş hücreleri alkali-yoksul örnekleri kararlılığını ve alkali-zengin örnekleri yüksek ilk verimliliğini geliştirmek hedefliyoruz.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig6v2.jpg"> Şekil 6 : Alkali içerikli CIGS güneş pili istikrar üzerindeki etkisi. Evrim verimliliği (solda) ve şant (sağda) direnç ambalajsız CIGS güneş hücreleri için nemli ısı artı aydınlatma maruz iki tür. Mavi çizgiler alkali-zengin örnekleri temsil ederken pembe ve mor çizgiler alkali-yoksul örnekleri, temsil eder. Oda sıcaklığında verimliliği 30-%80 daha yüksek iken değerleri yüksek sıcaklıklarda elde edilmiştir. Her satır bir güneş pili temsil eder. Bu rakam başvuru16değiştirildi. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Son bir örnek çeşitli CZTS örnekleri19üzerinde duruluyor. Şekil 7 ambalajsız güneş hücrelerinin farklı türlerini nemli ısı artı aydınlatma altında farklı bir IV davranış göstermek gösterir. Bu hücreler ideal güneş hücreleri, verimlilik ve bu şekilde görüntülendiği gibi gerilim artış büyük olasılıkla temsilcisi CZTS güneş hücreleri için genel olarak değil ve hiçbir açıklama bu davranış için sağlanan olmadığını belirtmek gerekir. Daha fazla çalışmalar güvenilir beyanları bu hücreler istikrar hakkında vermek için yürütülecek gerekir.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55897/55897fig7v2.jpg"> Şekil 7 : CZTS güneş hücreleri nemli ısı artı aydınlatma için maruz. Evrim normalleştirilmiş açık devre voltajı ve nemli ısı artı yüksek sıcaklıklarda alınan aydınlatma maruz zamanın bir fonksiyonu olarak ambalajsız CZTS güneş hücreleri olmayan optimize dört tür verimlilik. Her rengin farklı türde bir CZTS güneş pili gösteriyor. Her satır bir güneş pili temsil eder. Bu rakam başvuru19değiştirildi. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55897/55897fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış bozulma gerçek zamanlı izleme sağlayan iki 'situ ölçüm ile kombine stres testi' kurulumları, tasarlanmış ve inşa edilmiştir. Bu ayarlar nem, sıcaklık, elektrik önyargıları aynı anda kullanılmasına izin ve aydınlatma olarak bağımsız olarak stres faktörleri kontrol. Kurulumları ve çeşitli deneyler idam sunulmaktadır.

Situ Güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış performans düşüşü izleme: Cu (In, Ga) Se2 güneş hücreleri için bir örnek çalışma

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

Bu yöntem fotovoltaik'in güvenilirliği, aydınlatmanın, elektrikyüklerinin, nem ve sıcaklığın birleşik etkisi yle ilgili anahtar soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir. Standart non-stress güvenilirlik testleri ile karşılaştırıldığında, bu yöntemin avantajları şunlardır: Kombine gerilmelere maruz kalma, azaltılmış test süresi ve cihazın gerçek zamanlı performans izleme. Gerilimlerin birleşimi, kutup ve çöl koşulları gibi yerel iklimi simüle etmek için ayarlanabilir.Elektriksel önyargılar, kişisel gölgeleme gibi efektleri simüle etmek için ayarlanabilir. Gerçek zamanlı performans ölçümü daha hızlı ve daha basit testlere olanak tanır. Bu bozulma süreci hakkında bize çok şey öğrenir ve daha iyi tahmin veya cihazlarda meydana gelen bozulma mekanizmalarının önlenmesi sağlar.Prosedürü gösteren hank Steijvers, Klaas Bakker ve Karolien Saliou, solliance tüm olacaktır. İşleme başlamak için, bir soda kireç cam substrat üzerinde bir çift katmanlı yığın sırasına doğru akım püskürtme kaplama ile mobiden 0,5 mikron mevduat. Daha sonra, bir uzun tarafın kenarında mobiden altı milimetre genişliğinde şerit elektrokimyasal aşındırmak için tek molar sodyum hidroksit ve 0.3-molar potasyum ferrosiyanat bir çözelti kullanın.Daha sonra, bakır, indiyum, galyum ve selenyum atmosferi altında bir vakum odasında coevaporation tarafından iki mikron kalınlığında CIGS emici tabakası yatırın. Daha sonra kimyasal banyo birikimi ile numuneüzerine 50 nanometre kadmiyum sülfür yatırın. Numuneye 50 ila 65 nanometre içsel çinko oksit ve 80 ila 1,000 nanometre alüminyum doğramaçinko oksit biriktirmek için radyofrekans püskürtme kullanın.Ardından, numunenin kazınmayan uzun kenarındaki 14 milimetre genişliğindeki şeritteki en üst teki dört katmanı kaldırmak için bir bıçak kullanın ve mobibdenum geri teması bozulmadan bırakın. Örnek üzerine bir maske ve püskürtme kat 60 nanometre altın ile ilgili kişileri oluşturmak için örnek kenarları, sonra yedi milimetre genişliğinde parçalar halinde örnek kesmek için bir cam kesici veya elmas kalem kullanın, bu nedenle beş milimetre hücre yüzeyleri yedi milimetre ile örnekler oluşturan. İstediğiniz cihazı, herhangi bir güneş hücresini, herhangi bir modülü güvenilir bir şekilde onlarla iletişime geçebildiğiniz sürece test edebilirsiniz.Bu altın gibi kararlı malzemelerden yapılmış kontaklar gerektirir. Aksi takdirde, aygıtlarınız yerine kişilerinizin kararlılığını sınayabilirsiniz. Daha sonra, dört noktalı sonda yapılandırmasında örnek güneş hücrelerinin ex situ akım gerilim performansını standart koşullar altında ölçün.Ardından, IR aydınlatmalı ve 15 mikronluk IR kamera lensi ile ışıklı kilitli termografi cihazının altına bir örnek yerleştirin. Numuneyi aydınlatın ve sıcaklıktaki mekansal farklılıkların haritasını koyun. Yararlı ve kötü örnekleri tanımlamak için bunu kullanın.Bundan sonra, yüksek güçlü LED ile bir fotolüminesans haritalama aleti nin altına numune yerleştirin ve mekansal bir fotolüminesans görüntüsü kaydedin. Ayrıca elektrolüminesans, spektrofotolüminesans, dış kuantum verimlilik ölçümleri ve mikroskopi gibi birçok analiz tekniği kullanmalısınız. Maruziyetöncesi ve sonrası bu ölçümlere göre, bozulma mekanizmaları belirlenebilir ve ön pozlama özelliklerine bağlanabilir.Görsel ve yanal kusurlar için her örneği bu şekilde değerlendirin. Referans olarak argon dolu bir torpido yılında en az iki bitişik olmayan örneği saklayın. Referans olmayan güneş hücrelerini, hücrelere gölge düşürmeyen örnek tutuculara monte edin.Sahiplerinin ölçüm pimlerinin numunelerin ön ve arka altın kontaklarına temas ettiğinden emin olun. Güneş pilleri ve ölçüm araçları arasında elektriksel teması sağlamak için numune tutucuları CSI kurulumunun numune rafına yerleştirin. Termokuplları numunelere bağlayın.Numune rafını bir hava kütlesi 1,5 ışık kaynağıyla aydınlatmak için yerleştirin, ardından ölçüm ekipmanını, elektrik yüklerini ve kontrol bilgisayarını açın. Aletleri açmak için ölçüm günlüğü yazılımını açın, ardından ölçümler için aydınlatma profilleri tasarlayın. Ardından, örnek bilgileri doldurun ve her örnek pozisyon için bağlantılı termokupl'u seçin.Daha sonra, akım gerilimi ölçümleri için başlangıç gerilimini, son voltajı ve adım sayısını ayarlayın. Akım gerilimi verileri için otomatik kaydetme konumlarını ayarlayın. İstenirse numuneler için elektriksel önyargıları tanımlayın.Ardından, bir ölçüm sırası oluşturun ve uygun örnek konumları ekleyin. Otomatik Ölçüm penceresindeki sekanslar arasındaki bekleme süresini ayarlayın, ardından %85 bağıl neme hızlı bir artış ayarlayın, ardından iklim odası sırasını başlatın, aydınlatmayı açın, izleme penceresine geçin ve akım gerilim ölçümlerini kaydetmeye başlayın. Rampa sırasında 85 santigrat dereceye kadar oda ve numune sıcaklıklarını izleyin.Elektrik parametrelerinin günlüğe kaydedildiğini ve akım gerilim eğrilerinin oluşturulduğunu doğrulayın. Oda 85 santigrat dereceye ulaştığında, oda nın neminin %85'e ulaştığını doğrulayın bozunma deneyinin başlangıç saati olarak bunu not edin. Her 5 ila 10 dakikada bir akım gerilim eğrilerini ölçerek numuneleri cihazda yüz ila binlerce saat bekletin.Deney sırasında numunelere uygulanan elektriksel önyargıları istediğiniz gibi ayarlayın. Deneyin sonunda, numuneleri çıkarmadan önce odanın birkaç saat boyunca soğumasını bekleyin. Pozlama süresinin bir fonksiyonu olarak elektrikparametrelerindeki değişiklikleri çizin.Soğuk numuneleri hazneden çıkarın ve ex situ ölçümlerini derhal tekrarlayın. Maruz kalmadan önce kullanılan tüm ölçümleri çalıştırın. Daha sonra, x-ışını kırınımı, sekonder iyon kütle spektroskopisi, taramalı elektron mikroskopisi, SEM, X-ışını fotoelektron spektroskopisi ve arıza mekanizmalarını daha fazla araştırmak için hem bozulmuş hem de referans örneklerini karakterize edin.Bu örnekte, CIGS güneş pili bozunma deneylerinden önce sıcaklık rampası sırasında kaydedilen veriler, açık devre geriliminin sıcaklığın bir fonksiyonu olarak değiştiğini göstermiştir. Bu CIGS güneş pilleri aynı anda ışığa, ısıya ve neme maruz kaldığında verimi bozulmuştür. Güneş pilleri kuru ısı ve ışığa maruz kaldığında minimal bozulma gözlendi.Burada düşük negatif-yanetki gerilim kısa devre, açık devre veya nemli ısı ve ışık maksimum güç noktası koşulları daha CIGS güneş pili stabilitesi üzerinde daha olumsuz bir etkisi vardı. Yüksek sodyum ve potasyum içeriği ile imal CIGS güneş pilleri bir dizi başlangıçta nemli ısı da aydınlatılmış yüksek verimlilik gösterdi, ama standart hücrelerden daha hızlı bozuldu. Ancak, düşük alkali içeriği ile imal hücreleri aynı koşullar altında nispeten kararlı kaldı.Daha ileri analizler, alkali bakımından zengin hücrelerin şant direncinde, sodyum göçüne bağlı olarak keskin bir düşüş olduğunu ortaya koymuştur. Bu sonuçlardan sonra, aygıtlar tekrar iyice analiz edilmelidir. Bu sonuçlara göre cihazın bozulma mekanizmaları belirlenebilir.Bu teknik aynı zamanda tam ölçekli modüllerin bozulma davranışının belirlenmesini sağlar.

in-situ-monitoring-accelerated-performance-degradation-solar-cells

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Bu çalışmada, bir cigs güneş pili en emici tabakanın tane sınırları eğitim için atom-prob tomografi tekniğinin kullanımını tanımlamak. Bilinen bir yapı ile istenilen tane sınırı içeren atomun prob ipuçları hazırlamak için yeni bir tedavi yaklaşımı da burada sunulmuştur.

Cu Atom Probe Tomografi Çalışmaları (In, Ga) Se<sub&gt; 2</sub&gt; Tahıl Sınırları

Bir boya duyarlı güneş hücresi ve üçüz-üçüz imha yukarı dönüşüm ünitesi de içeren bir tümleşik aygıt, güneş spektrumunun daha geniş bir bölümünde, gelişmiş ışık toplamayı verecek, üretildi. Mütevazı aydınlatma düzeyleri altında, düşük enerjili fotonlar için önemli ölçüde geliştirilmiş yanıt boya duyarlı güneş hücreleri için liyakat rekor bir rakam elde, saptandı.

Bir Üçüz-üçlü Annihilation&#39;ın Up-dönüşüm Sistemi entegre Alt-bandaralıklı Işık Boya duyarlı Solar Hücre Yanıtı arttırmak için

Ortam koşullarında, paralel bir konfigürasyonda organik fotovoltaik tandem cihazları üretme yöntemi sunulmaktadır. Bu cihazlar, hava ile işlenmiş, yarı şeffaf, karbon nanotüp ortak bir katoda sahiptir.

Tandem Organik Güneş Pilleri bir iyonik Geçitli Karbon Nanotüp Ortak Katot Üretimi için ortam Yöntemi

Kalay sülfür (SnS), Dünya'da bol miktarda bulunan, toksik olmayan güneş pilleri için aday bir malzemedir. Burada, %4,36 sertifikalı güç dönüştürme verimliliği sağlayan atomik katman biriktirme ve %3,88 sağlayan termal buharlaşma kullanan SnS güneş pillerinin üretim prosedürünü gösteriyoruz.

Termal Buharlaşma ve Atomik katman Biriktirme tarafından Record-verimlilik SNS Güneş Pilleri yapma

Burada sentezlenmesi için bir protokol mevcut Zn 1-x Mg x O / Cu bakır oksit Zn 1-x Mg x O atmosferik basınç mekansal atomik tabaka biriktirme (AP-sald) üzerinden düşük sıcaklıkta açık havada 2 O heterokavşaklar. Böyle yüksek kaliteli konformal metal oksitler bu ucuz ve ölçeklenebilir bir yöntemle plastik gibi metal yüzeylere çeşitli yetiştirilebilir.

Cu geliştirilmiş Heterojonksiyonlar Kalite<sub&gt; 2</sub&gt; Depolar Atmosfer Basıncı Mekansal Atom Katman Optimizasyonu ile Güneş Pilleri O tabanlı<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; X</sub&gt; O

Burada, bir mini-slot kalıp kaplayıcı ve sinkrotron saçılma teknikleri kullanılarak ilgili in-line yapı karakterizasyonu kullanarak organik ince film güneş pilleri imal etmek bir protokol mevcut.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve In Situ Morfoloji Karakterizasyonu

Camına akromatik gelir (ADG) Fresnel lens yapar farklı dağılımı ile iki malzemelerin renk sapmaları azaltmak ve ulaşılabilir konsantrasyonu artırmak için kullanın. Bu yazıda, ADG Fresnel lens tam karakterizasyonu için bir protokol sunulmuştur.

Verimlilik ve fotovoltaik konsantre için cam (ADG) Fresnel Lens üzerinde akromatik eş fincan olma kapalı deneysel değerlendirilmesi

Burada, yüksek performanslı GaP/Si heterojunction güneş hücreleri bir yüksek Si azınlık taşıyıcı ömür boyu ile geliştirmek için bir protokol mevcut.

Yüksek performanslı GaP/Si Heterojunction güneş hücreleri gelişmekte

Senkrotron ışın larında X-ışını indüklenen akım ölçümleri için bir kurulum tanımlanmıştır. Bu güneş pilleri nanoölçekli performansını açıklar ve multi-modal X-ışını mikroskopisi için teknikpaketi genişletir. Kablolamadan sinyale-gürültü optimizasyonuna kadar, sert bir X-ışını mikroprobunda son teknoloji XBIC ölçümlerinin nasıl yapılacağını gösterir.

Güneş Pillerinin Çok Modal X-ışını Mikroskobu için X-ışını Indüklenen Akım Ölçümleri

Bu çalışma, gelişmiş verimlilik için ince emici kadmiyum selenyum tellürit/kadmiyum telluride fotovoltaik cihazların tam üretim sürecini açıklar. Süreç, küçük alan araştırma cihazlarının ve büyük ölçekli modüllerin imalatından ölçeklenebilir yakın alan süblimasyon birikimi için otomatik bir sıra içi vakum sistemi kullanır.

Yakın Alan Süblimasyon-Gelişmiş Kısa Devre Akım Yoğunluğu ve Fotolüminesans için Ultra İnce CdSeTe/CdTe Güneş Pilleri

Bu makale, rulodan ruloya yuva kalıp kaplı, fullerene olmayan organik fotovoltaikler üzerindeki kurutma mürekkeplerinin yerinde CBSSAXS deneylerini yerinde (laboratuvar X-ışını cihazı ile) gerçekleştirmek ve analiz etmek için bir gösteri ve kılavuzdur.

In situ Otlatma Insidans Küçük Açılı X-ışını Laboratuvar X-ışını Enstrümantasyon ile Organik Güneş Pillerinin Rulodan Ruloya Kaplama üzerine Saçılma

Öğrenin, CIGS güneş hücrelerinin güvenilirliğini değerlendirmek için gerçek zamanlı performans izleme yöntemini. Bu teknik, nem, sıcaklık ve elektriksel yükler altında bozulma mekanizmalarını anlamaya yardımcı olur.

Situ Güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış performans düşüşü izleme: Cu (In, Ga) Se2 güneş hücreleri için bir örnek çalışma (Video) | JoVE Journal

Situ Güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış performans düşüşü izleme: Cu (In, Ga) Se₂ güneş hücreleri için bir örnek çalışma

Daha fazla video keşfet