Waiting
Traitement de la connexion…

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

في الموقع رصد تدهور الأداء المتسارع للخلايا الشمسية والوحدات النمطية: دراسة حالة للخلايا الشمسية2 Se Cu (في, Ga)

Published: October 3, 2018 doi: 10.3791/55897
Automatic Translation
1, 1, 1, 2, 3, 4, 5,6
1TNO Solliance, Thin Film Technology, 2Eternal Sun, 3Hielkema Testequipment, 4Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN)-UMR 6502, Université de Nantes, CNRS, 5ReRa Solutions BV, 6Institute of Molecules and Materials, Radboud University

Summary

هما 'اختبار الإجهاد المجمعة مع القياس في الموقع ' الأجهزة، التي تسمح للرصد في الوقت الحقيقي للتدهور المتسارع للخلايا الشمسية والوحدات النمطية، تم تصميمها وبناؤها. تسمح هذه الأجهزة للاستخدام المتزامن للرطوبة والحرارة والتحيزات الكهربائية، والإضاءة التي تسيطر بشكل مستقل عوامل الإجهاد. عرض الأجهزة ومختلف التجارب المنفذة.

Abstract

ليفيليزيد تكلفة الكهرباء (لكوي) للنظم الكهربائية الضوئية (PV) يحدده، بين عوامل أخرى، موثوقية الوحدة الكهروضوئية. التنبؤ أفضل آليات التدهور ومنع فشل حقل الوحدة النمطية يمكن وبالتالي تقليل مخاطر الاستثمار، فضلا عن زيادة إنتاج الكهرباء. على مستوى تحسين معرفة يمكن لهذه الأسباب إلى حد كبير انخفاض التكاليف الإجمالية للكهرباء الكهروضوئية.

من أجل فهم أفضل وتقليل تدهور الوحدات الفلطائية الضوئية، وينبغي تحديد حدوث تدهور الآليات والشروط. يجب أن يحدث هذا يفضل أن يكون ذلك تحت الضغوط مجتمعة، حيث تتعرض الوحدات في الميدان أيضا في نفس الوقت إلى عدة عوامل الإجهاد. ولذلك، قد تصمم وتصنع الأجهزة اثنين 'اختبار"الإجهاد جنبا إلى جنب"مع القياس في الموقع '. تسمح هذه الأجهزة الاستخدام المتزامن للرطوبة ودرجات الحرارة والإضاءة والتحيزات الكهربائية كعوامل الإجهاد التي تسيطر عليها بشكل مستقل عن الخلايا الشمسية ومينيمودوليس. كما تسمح الأجهزة في الوقت الحقيقي رصد الخصائص الكهربائية من هذه العينات. هذا البروتوكول ويعرض هذه الأجهزة، ويصف الاحتمالات التجريبية. وعلاوة على ذلك، يتم عرض النتائج التي تم الحصول عليها مع هذه الأجهزة أيضا: أمثلة مختلفة حول تأثير ظروف الترسيب وتدهور على الاستقرار رقيقة Cu (في, Ga) سي2 (CIGS) فضلا عن Cu2زنسنسي4 (كزتس) ويرد وصف الخلايا الشمسية. وتعرض النتائج على التبعية درجة الحرارة للخلايا الشمسية CIGS أيضا.

Introduction

وتعتبر النظم الكهروضوئية شكلاً فعالاً من حيث التكلفة للطاقة المتجددة. الوحدات الفلطائية الضوئية تمثل جوهر هذه النظم الكهروضوئية وتباع عموما مع ضمان أداء لأكثر من 25 عاماً (مثلاً، فقدان الكفاءة 20% كحد أقصى بعد هذه الفترة)1. من الأهمية بمكان لثقة المستهلكين والمستثمرين استيفاء هذه الضمانات. إنتاج الكهرباء ولذلك ينبغي مستقرة وعالية ممكن على الأقل عمر الوحدة النمطية المطلوبة. هذا يجب أن تدار بالحد من تدهور بطيئا ولكن مطردا2 والفشل غير متوقعة من وحدة نمطية سابقة لأوانها، والتي، على سبيل المثال، يمكن أن تحدث بسبب أخطاء الإنتاج. أمثلة لفشل الوحدة الملحوظة في المجال التدهور الناجم عن احتمال (PID)3 و4 من التدهور الناجم عن الضوء (غطاء) لوحدات السليكون المتبلر أو المياه التآكل المستحث في CIGS وحدات5،6 , 7 , 8-بغية منع عمر حقل مخفضة من الوحدات الفلطائية الضوئية، آليات تدهور ينبغي ولذلك حددت والتقليل إلى أدنى حد.

تحسين فهم آليات التدهور التي تحدث في الخلايا الفلطائية الضوئية أو وحدات يساعد أيضا على تخفيض تكاليف إنتاج الوحدة النمطية PV: في العديد من الحالات، يتم إدخال مواد واقية ضد الضغوط البيئية في الوحدات النمطية تقدم عمر مضمونة. هذا المثال الحقيقي لوحدات رقيقة مرنة، مثل CIGS، التي تحتوي على حاجز مكلفة لمنع تسرب المياه. يمكن جعل كل حزمة المواد في هذه الوحدات النمطية تصل إلى 70 في المائة تكاليف الوحدة النمطية. غالباً ما تكون هذه المواد الواقية عمليات الإفراط كي تكون معينة للحصول على عمر المطلوبة: المزيد من المعرفة عن آليات تدهور ولجعل الخلايا الشمسية أكثر ارتباطاً وثيقا مستقرة ويمكن التنبؤ بها على نحو أكثر دقة. فهم أفضل للاستقرار طويل الأجل للوحدة النمطية ومكوناته أن ذلك يرجح أن منع الإفراط أبعاد والسماح بتخفيض التكاليف لهذه المواد الواقية.

لإعطاء إجراء تقدير عام لموثوقية الوحدة النمطية، الخلايا الشمسية والوحدات النمطية في الوقت الحاضر اختبار ومؤهل بواسطة اختبارات عمر المعجل (ALT)9. اختبارات التأهيل أعمق تتحدد ب اختبارات 61215 الدولية الكهروتقنية (IEC)10، التي تعطي القرارات "المتابعة/عدم الذهاب" على استقرار الوحدات الفلطائية الضوئية. ومع ذلك، أوستيروالد et al. 11 كشفت عن أن نتائج إيجابية لاختبارات اللجنة الانتخابية المستقلة لا يدل دائماً أن الوحدة النمطية الكهروضوئية يمكن أن تقف الظروف في الهواء الطلق لمدة سنوات 25 أو أكثر. حد هذا الارتباط بين الميدان ومختبر التجارب اتضح أن يكون صحيحاً بشكل خاص ل وحدات رقيقة نسبيا الجديدة12.

هذه الاختبارات لا تسفر عن التبصر في آليات تدهور ('العمليات و/أو التي تؤكد يؤدي إلى التدهور الملحوظ نمطية بطيئة أو الفشل السريع وحدة؟'). وعلاوة على ذلك، هذه الاختبارات، التي تقوم حاليا على عوامل الإجهاد مفرد أو مزدوج (على سبيل المثال الضغط الميكانيكي، أو الجمع بين الحرارة والرطوبة) يمكن التأكيد لا محاكاة سلوك الحقل بطريقة موثوق بها، إذ هي تخضع الوحدات الفلطائية الضوئية في الحقل إلى العديد مجتمعة تؤكد (على سبيل المثال: درجة الحرارة، الرطوبة، الرياح، الثلج، الإضاءة، والغبار، والرمل، المياه). هذه الضغوط يمكن أن تختلف أيضا كل منطقة المناخ: بينما في الصحراء، ودرجة الحرارة، والإضاءة عوامل الإجهاد الهامة المحتملة؛ في المناخات المعتدلة، يمكن أن يكون تأثير الرطوبة على سبيل المثال مهمة جداً. إلى محاكاة تدهور وما يترتب عليها من الفشل في المناخات المختلفة، وبالتالي مطلوبة توليفات مختلفة من الضغوط المتعددة. ونتيجة لذلك، التعرض المتزامن للضغوط متعددة مهم جداً للحصول على وضع تقدير جيد لموثوقية الوحدة النمطية في مناخ معين، واختبارات الإجهاد مجتمعة وبالتالي ينبغي أن يكون جزءا من الاختبارات المعملية.

ولذلك يقترح أنه ينبغي تحسين فهم الآليات التدهور التي تحدث تحت ظروف الإجهاد الجمع بين النوعية والكمية. ومن الناحية المثالية، ينبغي أن تجمع معلومات حول الخلايا الشمسية أو الوحدة النمطية أيضا خلال هذه التجارب، للسماح بتحديد تغييرات الجهاز أثناء التعرض. ولذلك، ونحن قد تصمم وتبني اثنين من الأجهزة التي تسمح التعرض المتزامن للرطوبة ودرجات الحرارة (مرتفعة)، والتحيزات الكهربائية والإضاءة. في هذه الأجهزة، شدة هذه الضغوط يمكن أيضا ضبطها، اعتماداً على أن الهدف من التجربة. بالإضافة إلى ذلك، يسمح الإضاءة في الموقع مراقبة الكهروضوئية الأجهزة (الشكل 1)13،14،15،16،،من1718، 19 , 20-سيتم تسمية هذه الأنواع من الاختبارات 'اختبارات الإجهاد المجمعة مع القياسات في الموقع ' (منظمة التضامن المسيحي الدولية). في هذا البروتوكول، سيقدم الهجين اثنين تدهور الأجهزة، المسماة 'منظمة التضامن المسيحي الدولية 1' و 'منظمة التضامن المسيحي الدولية 2'. وقد أعدم العديد من الدراسات، تهدف إلى تحسين فهم الأداء وتدهور خاصة رقيقة CIGS الخلايا الشمسية، مع هذه الأجهزة. يتم عرض مجموعة مختارة من الاستقرار ودرجة الحرارة تبعية النتائج التي تحققت في الخلايا الشمسية CIGS وكزتس غير المعبأة. ويمكن أيضا الاطلاع على مزيد من المعلومات في21،22.

Figure 1
الشكل 1 : إعداد 'اختبارات"الإجهاد جنبا إلى جنب"مع القياسات في الموقع '- اليسار: نظرة عامة على التخطيطي من إعداد منظمة التضامن المسيحي الدولية بما في ذلك نظام القياس. الوسط واليمين: صورة فوتوغرافية للأجهزة منظمة التضامن المسيحي الدولية (المناخ الدوائر بالإضافة إلى محاكاة الشمسية، نظم القياس لا يصور، على الأجهزة ذات أحجام مختلفة). الأوسط هو CSI1، وهو حق CSI2. وقد تم تعديل هذا الرقم19،30. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Protocol

ملاحظة: الأقسام 1 و 3 محددة لاختبار تدهور من CIGS وكزتس الخلايا الشمسية عن طريق هذا الإجراء، ولكن جميع أنواع أخرى من الخلايا الشمسية (مثلاً، بيروفسكيتيس والكهروضوئية العضوية والسليكون المتبلر) أو سيتم اختبار مع هذه الأجهزة. تجدر الإشارة إلى أن حامل عينة ينبغي أن تصمم لكل نوع الجهاز والهندسة،. ينبغي أن يكون أصحاب هذه الاتصالات غير ينحت لمنع تدهور الاتصال، نظراً لذلك أن يحجب آثار تدهور الجهاز. علاوة على ذلك، فإنه ينصح بالاتصال بعينات في تكوين أربع نقاط تحقيق، للحيلولة دون قياس نتائج الاتصالات المتآكلة أو الأسلاك في نظام القياس.

1-إعداد الخلايا الشمسية CIGS

  1. استخدام القفازات في جميع الخطوات للبروتوكول عند التعامل مع الخلايا الشمسية: حماية ضد العناصر السامة، ولكن أيضا منع ترسب المواد غير المرغوب فيها، مثل المطبخ الملح (كلوريد الصوديوم)، في العينات.
  2. يقتطع 1 مم × 100 مم × 100 مم الصودا الجير (SLG) الزجاج عينة أربعة 100 × 25 مم شرائط مستطيلة بقلم كتر أو الماس زجاج بغية إعداد ركائز المناسبة.
  3. ضع العينة SLG في المغطى الرش. إيداع الموليبدينوم 0.5 ميكرومتر سميكة الاتصال مرة أخرى "التيار المباشر" (DC) اﻷخرق في درجة حرارة الغرفة على ركائز الزجاج23.
    1. اختر من تسلسل المكدس المختلفة، بما في ذلك طبقة واحدة، بيلايير، وكومة متعددة. على سبيل المثال، إيداع بيلايير مع أولية عالية اﻷخرق ضغط (مثلاً، 0.03 [مبر]) متبوعاً بضغط اﻷخرق أقل (مثلاً، 0.003 [مبر]) في كثافة الطاقة من 1-5 واط/سم2.
  4. تعد حلاً أحفر م 1 هيدروكسيد الصوديوم و 0.3 م ك3Fe(CN)624. اليكتروتشيميكالي أحفر شريطية 6 مم من الموليبدينوم بعيداً إيداع منقوشة جهة اتصال مرة أخرى.
    ملاحظة: بهذه الطريقة، قد الخلايا الشمسية على منطقة محددة تحديداً جيدا، دون الخلايا الشمسية المجالات المشمولة بجهات الاتصال الذهب، التي قد تسهم لا يزال جزئيا للمعلمات الكهربائية.
  5. ضع العينة في فراغ غرفة وإيداع طبقة امتصاص CIGS سميكة 2 ميكرومتر بعملية كوفابوريشن تحت الغلاف الجوي النحاس وانديوم غاليوم السيلينيوم25.
    1. على سبيل المثال، استخدام درجات حرارة الركازة نموذجية من 550 إلى 600 درجة مئوية واتبع عملية الترسيب ثلاث مراحل، الأولى تشكيل (في, Ga)2سي3 بالتبخر إنديوم، الغاليوم، والسيلنيوم، يليه تشكيل CIGS الغنية النحاس نظراً الإضافة إلى كميات كبيرة من النحاس. إيقاف مبخر النحاس لتشكيل امتصاص CIGS النحاس-الفقراء المطلوبة في المرحلة الثالثة.
    2. بدلاً من ذلك، استخدم ترسب مرحلتين في الضغط الجوي لعملية منخفضة التكلفة. أداء ترسب كيونجا، أما بفراغ اﻷخرق أو بترسب الكهروكيميائية الضغط الجوي. اتبع هذا قبل سيلينيزاتيون تحت عنصري السيلنيوم الغلاف الجوي26 في فرن سيلينيزاتيون حزام متحرك.
  6. ضع العينة في حمام كيميائية وإيداع المخزن المؤقت المضغوطة قبل "ترسيب الكيميائي حمام" (اتفاقية التنوع البيولوجي) في عملية مع سماكة 50 نانومتر27. عادة استخدام مياه على أساس حل NH4أوه، كدسو4وال (NH2كسنه2) عند درجة حرارة ~ 70درجة مئوية.
  7. ضع العينة في أداة اﻷخرق وإيداع i-أكسيد الزنك/ZnO:Al خدمة الاتصال "ترددات الراديو" (RF) اﻷخرق من i-أكسيد الزنك والأهداف ZnO:Al مع سمك من 50 على التوالي شمال البحر الأبيض المتوسط و شمال البحر الأبيض المتوسط 800-1,00028.
    1. لأكسيد الزنك i استخدام طبقة هدف أكسيد الزنك النقي واستخدام سيراميك أكسيد الزنك استهداف مع 2% Al2O3 لطبقة ZnO:Al. استخدام درجات حرارة الترسيب بين درجة حرارة الغرفة و 200 درجة مئوية. تجنب استخدام شبكة معدنية موصلة في القطب العلوي، وهذا لا يستخدم في الوحدات التجارية. ولذلك، استخدم هذا طبقة سميكة نسبيا ZnO:Al للسماح كافية الموصلية في هذه الخلايا التي تحاكي تصميم الوحدة نمطية.
  8. الصفر بعيداً بعناية مجموعة شريطية من 14 مم (في الجهة المقابلة للنقش في الخطوة 1، 4) من الخلايا الشمسية بسكين.
    1. بالاستفادة من الفرق في صلابة الطبقات، إزالة الطبقات العليا فقط (ZnO:Al/i-أكسيد الزنك/CdS/CIGS) وترك الموليبدينوم الاتصال مرة أخرى سليمة. وتشكل الخلايا الشمسية بعرض 5 مم، مماثلة لعرض الخلية في وحدة نمطية.
  9. ضع العينة في أداة اﻷخرق الذهب وتغطية ذلك مع مجموعة شريطية في الوسط كقناع، حتى أن تودع لا الذهب في الخلايا الشمسية. إيداع الاتصالات الذهب من ~ 60 نانومتر سمك بالاخرق في درجة حرارة الغرفة على جهة الاتصال مرة أخرى (الموليبدينوم) والجبهة جهة الاتصال (ZnO:Al) من أجل السماح بالاتصال من الخلايا.
    ملاحظة: يسمح استخدام جهة اتصال للمعادن النبيلة التعرض طويل الأجل للعينات لظروف قاسية دون تدهور لجهات الاتصال، حيث أنه يمكن دراسة تدهور الخلية.
  10. مقطعة شرائح مع قاطع زجاج أو قلم الماس عينات واسعة 7 ملم، الآن أن يكون سطح خلية من ~ 7 مم × 5 مم وإجمالي حجم 7 مم × 25 مم (الشكل 2).
    ملاحظة: تمثيل تخطيطي للمقطع العرضي وكذلك صورة مجهرية لخلية يظهر في الشكل 2. للتجارب مع الخلايا الشمسية كزتس، إجراء مختلف ترسب طبقة النشط الممتص (كزتس) وقد اتبعت (مماثلة لمرجع29)، بينما أودعت كل الطبقات الأخرى عقب إجراء تناظرية.

Figure 2
الشكل 2 : نموذج CIGS التصميم. (أعلى) التمثيل التخطيطي للمقطع العرضي CIGS العينة والعينة (أسفل) صورة مجهر CIGS مأخوذة من الأعلى. لقد تم تعديل هذا الرقم جزئيا من المراجع14،30. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

2-تحليل الخلايا الشمسية قبل تدهور

  1. قياس السابقين الموقع الجهد (رابعا) الأداء الحالي للخلايا الشمسية تحت ظروف الاختبار المعياري (شركة الاتصالات السعودية، الإضاءة: 1000 W/م² وأنا 1.5، درجة الحرارة: 25 درجة مئوية) في تكوين مسبار نقاط أربع تحديد معالم الكهربائية مع الرابع اختبار.
    1. قياس كفاءة الكم الخارجية (آق) للضبط الحالي الكثافة والطول الموجي يعتمد امتصاص30،31 مع إعداد استجابة طيفية (SR) وحساب كثافة التيار الدقيق.
  2. تسجيل في مضيئة في سجن الحراري (إليت) تعيين31 و رسم الخرائط فوتولومينيسسينسي (رر)31 مع تكبير كبيرة والتقاط صور (مجهرية) لتحديد أي عيوب بصرية والجانبية.
    1. وضع العينة تحت جهاز إليت مع كاشف الحرارة مع عدسة 15 ميكرون للتكبير عالية ومصدر إضاءة الأشعة تحت الحمراء. إلقاء الضوء على العينة وتسجيل الاختلاف المكاني في درجة الحرارة تحديد مواقع ساخنة.
    2. وضع العينة تحت إعداد رر رسم خرائط للحصول على صورة فوتولومينيسسينسي مكانية. استخدام مصدر ضوء LED عالية طاقة للإضاءة وكاميرا CCD للكشف عن البيانات.
      ملاحظة: يمكن العثور على أمثلة في المراجع15،16،،من2030.
  3. حدد عدد من الخلايا الشمسية للتجربة التدهور، بينما وضع بقية العينات في الدرج الأمامي أرجون كمرجع. حدد مجموعة مختلطة من الخلايا الشمسية كمرجع والعينات التجريبية وذلك أي اختلاف داخل الشرائح الكاملة (مثل التدرجات في تكوينها) في شدة نفس الموجودة في عينات التجربة ومرجع.
    ملاحظة: وهذا يمكن أن يعني على سبيل المثال أن الخلايا مع مواقف 1، 3، 4، 5، 7 و 8 على الشرائح خلايا تجريبية، بينما مواقف 2 و 6 خلايا مرجع.

3-وضع الخلايا الشمسية في أصحاب العينة

  1. وضع الخلايا الشمسية في عينة أصحاب لا يلقي أي ظلال على الخلايا وتجعل الاتصال بين الجبهة الذهب والاتصالات إلى الوراء ودبابيس القياس.
    ملاحظة: أصحاب العينة مصممة خصيصا لتحمل الظروف القاسية خلال الاختبارات المناخ. وعلاوة على ذلك، أنها هي التي شيدت من المواد التي لديها محدودة فقط للغازي.
  2. ضع المكلفين بعينه على الرف عينة داخل الإعداد منظمة التضامن المسيحي الدولية، التي تسمح للاتصال الكهربائية بين الخلايا الشمسية وأدوات القياس خارج برنامج الإعداد. وضع على الرف عينة على وظيفة مخصصة، حيث أنها سوف تكون مضيئة صباحا 1.5 الخفيفة المصدر.
    ملاحظة: مواصفات مصدر الضوء على النحو التالي. CSI1: مساحة 40 × 40 سم، 1,000 ث/م2، بقي معايرة الإضاءة؛ CSI2: 100 x 100 سم2 المنطقة، 1,000 ث/م2، وإنارة AAA معايرة، التحديدات وفقا IEC60904-9:200732.

4-تنفيذ التجربة تدهور

  1. التبديل على جهاز محاكاة الشمسية ومعدات القياس وفي دائرة المناخ والكمبيوتر.
  2. برنامج الكمبيوتر القياس، التي تسيطر على محاكاة الطاقة الشمسية، والتحيزات الكهربائية، وإعدادات دائرة المناخ. تحديد نطاق الجهد والخطوات الجهد، وتسلسل القياس، والوقت بين القياسات في برنامج القياس الرابع، وتعريف الحرارة والرطوبة، والجهد التحيز، والتشكيلات الجانبية للإضاءة في البرنامج.
    ملاحظة: ترك هذا البرنامج توجيه القياسات خلال التجربة بالكامل.
    1. للحصول على الإعدادات النموذجية للقياسات رابعا، استخدام الجهد في النطاق من-0.2 الخامس إلى + 1.0 V في خطوات 120 (0.01 الخامس في الخطوة). علما أنه في معظم الحالات، يعمل النظام على التبديل بين القياسات الرابع لجميع العينات وإيقاف مؤقت لمدة حوالي 5 دقائق.
  3. استقرار درجة حرارة الغرفة المناخ والخلايا الشمسية في برنامج الإعداد. مراقبة درجة حرارة العينة في البرنامج.
    ملاحظة: درجة حرارة نموذجية للخلايا الشمسية هو 25 درجة مئوية، وهي درجة الحرارة شركة الاتصالات السعودية. منذ الإضاءة يسخن العينات، درجة حرارة العينة دائماً أعلى من الدائرة المحيطة به. تكون درجات الحرارة انطلاق نموذجية لدائرة المناخ-10 درجة مئوية إلى + 5 درجة مئوية (+ 5 درجة حرارة غرفة درجة مئوية يمكن أن يؤدي على سبيل المثال إلى CIGS عينة درجات الحرارة 25 درجة مئوية). إذا لم يتم تحديد النماذج العينة أو التراكيب الأخرى، يمكن أن يطلب من درجة حرارة غرفة أخرى للحصول على درجة حرارة العينة 25 درجة مئوية.
  4. الحرارة في دائرة المناخ ببطء حتى تصل إلى 85 درجة مئوية، وعلى سبيل المثال في 0.1-0.3 درجة مئوية/دقيقة القراءة من الحاسوب دائرة المناخ في درجة حرارة الغرفة وقراءة درجة حرارة العينة من البرنامج.
    ملاحظة: عينات نموذجية تكون درجات الحرارة ثم بين 100 و 110 ° مئوية عندما تكون الدائرة 85 درجة مئوية. هذه القيم تختلف بين العينات، وخاصة تتأثر بنوع الركيزة وتصميم حامل عينة والمواد، والخلية الشمسية نفسها. خلال هذه المرحلة، الخلايا يتم في ظروف الدائرة المفتوحة عندما لا تقاس، إلا إذا ذكر بشكل مختلف. الإضاءة إذا كان تأثير أي تحيز الجهد الداخلي خلال مرحلة تدفئة استبعادها، كما يمكن إيقاف أثناء هذه المرحلة.
    1. ل CSI1، إرفاق الحرارية فردية لكافة الخلايا الفردية لقياس درجة الحرارة بها، بينما في استخدام CSI2 15 المزدوجات الحرارية لعينات 32. تسجيل وتسجيل درجات الحرارة الفردية.
  5. قياس منحنيات الجهد الحالي للخلايا الشمسية واحداً تلو الآخر تلقائياً أثناء التسخين، مما يعني أن فتحدد كل 0.5 إلى عدة دقائق، اعتماداً على عدد العينات. مراقبة بارامترات الكهربائية في البرنامج.
    1. حساب المعلمات الكهربائية من منحنيات الجهد الحالي. دائماً تحديد الكفاءة، فولطية الدورة المفتوحة، والكثافة الحالية الدائرة القصيرة، عامل التعبئة، سلسلة المقاومة، وأن تحول المقاومة. تحديد المقاومات من المنحدرات في نهاية منحنيات الجهد الحالي.
    2. إذا لزم الأمر، أيضا تحديد عامل إيديليتي والكثافة الحالية التشبع، وكثافة الصورة الحالية باحتواء مع نموذج صمام ثنائي واحد14.
      ملاحظة: ومع ذلك، لاحظ أن هذه الإجراءات المناسب غير موثوقة نسبيا للخلايا الشمسية المتدهورة التي لا تتصرف مثل الثنائيات مثالية. كفاءة مقاسا بدرجات الحرارة المرتفعة هذه سيكون أقل من تحت شركة الاتصالات السعودية، معظمهم الذي يكون مرئياً في انخفاض في الجهد الدائرة المفتوحة13.
  6. قم بتشغيل نسبة الرطوبة في دائرة المناخ، إعداد قياسية من رطوبة النسبية (RH) بنسبة 85%. هذا هو عموما نقطة انطلاق للتجربة (t = 0 ح). مراقبة RH من الكمبيوتر دائرة المناخ.
    ملاحظة: الرطوبة النسبية عينة الفعلي أقل من القيمة المحددة. يحدث هذا بسبب حقيقة أن درجة حرارة العينة أعلى من 85 درجة مئوية، بينما الرطوبة المطلقة هو نفسه: نظراً للرطوبة النسبية دالة لدرجة الحرارة، هذه القيمة أقل من 85 ٪ الصحة الإنجابية33.
  7. ترك العينات في الأجهزة منظمة التضامن المسيحي الدولية ل 100s إلى 1000 ساعة، بينما قياس منحنيات الجهد الحالي. قياس منحنيات كل 5 إلى 10 دقائق، ولكن تختلف هذا الطلب. مراقبة بارامترات الكهربائية في البرنامج.
    1. في الوقت المتبقي، تبقى العينات أما ظروف الدائرة المفتوحة (الشروط القياسية) أو وضعها تحت مختلف التحيز الكهربائية باستخدام الأحمال الكهربائية، تتراوح بين-20 V + 20 الخامس. في حالة تعديل التحيز الكهربائية مطلوب أثناء التجربة، تغيير القيمة المحددة في برنامج التتبع.
      ملاحظة: هي الإعدادات 'قياسي' الظروف القصوى باور بوينت (MPP) (عملية الجهد والتيار لخلية شمسية)، ودائرة كهربائية قصيرة الشروط والظروف مع جهد سلبية محدودة. استخدام هذه الأخيرة لمحاكاة تظليل وحدة جزئية.
  8. لمعرفة المزيد حول عينات بعد التعرض لأوقات مختلفة، إزالة عدد محدود من العينات في المكلفين بعينه من الإعداد قبل الآخرين. تنفيذ هذه تحت الإضاءة وبطريقة سريعة جداً للتقليل من تأثير على العينات المتبقية. هذا بطبيعة الحال فقط يمكن لعينات صغيرة.
  9. في نهاية التجربة، بارد في دائرة وصولاً إلى درجة حرارة الغرفة ببطء في بضع ساعات وإزالة عينات جنبا إلى جنب مع أصحابها بعينه. مراقبة درجة الحرارة من الكمبيوتر دائرة المناخ.
    ملاحظة: من الممكن أيضا استخدام كثافات الخفيفة الأخرى (مثلاً، 800 واط/م2 أو الأشعة فوق البنفسجية)، بينما الرطوبة والحرارة يمكن بطبيعة الحال أن تختلف أيضا. وفي هذه الحالة، ينبغي تصحيح المعلمات الكهربائية التي تم الحصول عليها لشدة الضوء المختلفة. وقد لوحظ حدوث تغييرات غير متوقعة في معلمات الكهربائية عندما كانت الخلايا الشمسية CIGS قريبا (مثلاً، 15 دقيقة) غير مضيئة (وتسخينها بواسطة مصدر الإضاءة). إذا كان هذا التأثير ليس الهدف من هذه الدراسة، من المستحسن ترك في الإضاءة باستمرار14.

5-تحليل المتدهورة ومرجع الخلايا

  1. تطوير المعلمات الكهربائية كدالة لوقت التعرض في الأجهزة تدهور الأرض.
  2. تكرار القياسات السابقين الموقع الرابع للخلايا الشمسية المتدهورة مباشرة بعد إزالة العينات من الأجهزة للحصول على المعلمات الكهربائية في شركة الاتصالات السعودية. كرر قياسات الكفاءة الخارجية الكم للكثافة الحالية الدقيقة واستيعاب تعتمد على الطول الموجي.
  3. سجل جديد الحراري مضيئة وقفل في رسم الخرائط والخرائط فوتولومينيسسينسي، والتقاط الصور (مجهرية) التعرف على أي تغيير في العيوب البصرية والجانبية. استخدام نفس الإعدادات كما قبل تدهور.
  4. استخدام أساليب التحليل الأخرى، مثل (شريحة) المسح الإلكتروني المجهري-الطاقة "المشتتة الأشعة السينية" الطيفي (وزارة شؤون المرأة-EDX)31، "حيود الأشعة السينية" (XRD)31، مطيافية الكتلة أيون الثانوية (سيمز)31، ودرجة الحرارة يعتمد الجهد الحالي (IV(T))31 زيادة التعرف على آليات الفشل.
    1. تنفيذ هذه التحليلات مدمرة على حد سواء للتدهور، والإشارة إلى عينات لمراقبة التغييرات بسبب التعرض في الأجهزة منظمة التضامن المسيحي الدولية.

6-تعريف آليات تدهور ووسائط

  1. الجمع بين جميع البيانات لتحديد آليات تدهور وأثرها على الاستقرار طويل الأجل للخلايا الشمسية أو الوحدات النمطية.

Representative Results

وقد استخدمت الأجهزة منظمة التضامن المسيحي الدولية لمجموعة واسعة من التجارب. تجارب على حد سواء ركزت على تأثير على الخلية أو تكوين الوحدة النمطية والتصميم، فضلا عن تأثير تدهور الأوضاع. يتم عرض بعض الأمثلة لتطوير معلمات الكهربائية في الأرقام التالية. أخذ القياسات في الشكل 3، الرقم 5، الرقم 6و الرقم 7 في CSI1، بينما تم الحصول على الرقم 4 في CSI2. في هذه الأرقام، يتم اختيارها لتصوير كفاءة الجهاز، فولطية الدورة المفتوحة، أو مقاومة التحويلة، ولكن يمكن بطبيعة الحال أيضا رسم المعلمات الأخرى.

رقم 3 و رقم 4 عرض تأثير تدهور الظروف على الاستقرار للخلايا الشمسية CIGS القلوية الغنية دون حاجز رطوبة أو أي مادة أخرى في الحزمة. ويبين الشكل 3 أن هذه الخلايا تتحلل عندما تتعرض للإضاءة والحرارة والرطوبة، بينما هم مستقرا تقريبا في غياب الرطوبة. وهذا يشير إلى أن هذه الخلايا الشمسية أو الوحدات النمطية التناظرية قد تكون مستقرة تماما عندما جيدا وتعبئتها ضد الرطوبة15. وتشمل المواد الحزمة المحتملة بطبيعة الحال الزجاج، ولكن أيضا الحواجز المرنة، التي كثيرا ما تستند إلى العضوية غير العضوية المكدسات متعددة15. في التجارب المقبلة، سيتم أيضا اختبار هذه الإمكانيات. كما تشير هذه النتائج إلى أن هذه المواد مجموعة قد لا تكون ضرورية في ظل مناخ حار وجاف. ويبين الشكل 4 تأثير الجهد التحيز عند التعرض للحرارة رطبة بالإضافة إلى الإضاءة: هذه النتائج الأولية تشير إلى أن سلبية جهد منخفض (-0.5 V، المنحنيات الرمادية) يحتمل له تأثير سلبي أكثر على الاستقرار من الدائرة القصيرة، الدائرة المفتوحة، و ظروف MPP18.

Figure 3

الشكل 3 : تأثير الرطوبة على استقرار الخلية الشمسية CIGS- تطوير كفاءة الخلايا الشمسية CIGS غير المعبأة كدالة للتعرض الوقت للإضاءة بالإضافة إلى الجاف للحرارة (أحمر) ومرتفعة الحرارة رطبة (أزرق) المتخذ في درجات الحرارة. يمثل كل سطر واحد من الخلايا الشمسية. وقد تم تعديل هذا الرقم من مرجع15. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4 : تأثير الأحمال الكهربائية على استقرار الخلية الشمسية CIGS- تطور كفاءة الخلايا غير المعبأة كدالة للزمن في الفولتية بالإضافة إلى الحرارة الرطوبة والإضاءة المختلفة. غراي، المنحنيات زرقاء وخضراء وحمراء تشير إلى التعرض إلى 0.5-الخامس، 0 الخامس ~ VMPP، والدائرة المفتوحة الشروط، على التوالي. يتم الحصول على هذه المعلمات في درجات حرارة مرتفعة، بينما حوالي كفاءات درجة حرارة الغرفة أعلى بنسبة 50%. يمثل كل سطر واحد من الخلايا الشمسية. لقد تم تعديل هذا الرقم من مرجع18. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

بسبب بطء التدفئة (0.1-0.3 درجة مئوية/دقيقة) خلال مرحلة تدفئة والقياسات في الوقت الحقيقي، تسمح هذه الأجهزة أيضا تلقائياً تحديد التبعية درجة الحرارة للخلايا الشمسية. يعرض الرقم 5 تبعية الفولتية الدائرة المفتوحة كما تم الحصول عليها من منحنيات التدفئة قبل تدهور التجارب. يوضح هذا الرسم البياني أن هناك خلافات بين الدائرة المفتوحة الجهد (Voc) درجة حرارة التبعية لمختلف الخلايا الشمسية CIGS، بينما معلمات أخرى مثل سلسلة المقاومة والدائرة القصيرة الحالية (لا يصور) عرض أكبر الاختلافات بين الخلايا. يمكن الاطلاع على وضع معلمات أخرى في مرجع34.

Figure 5
الشكل 5 : درجة الحرارة التبعية للخلايا الشمسية CIGS- درجة حرارة التبعية من فولطية الدورة المفتوحة (Voc) لاثنين من الخلايا الشمسية CIGS غير المعبأة. تشير الألوان إلى تصميمات مختلفة من الخلايا الشمسية: مربعات زرقاء تمثل عينات مع إجراء تصميم وترسب الخلايا كما هو موضح أعلاه. دوائر حمراء تشير إلى خلية شمسية CIGS غير المعبأة في إحباط بوليميد مع امتصاص المودعة لدى كوفابوراتيون أيون-شعاع مساعدة. يمثل كل سطر واحد من الخلايا الشمسية. لقد تم تعديل هذا الرقم من مرجع34. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

ويبين الشكل 6 أن الاختلافات الصغيرة في تكوين الخلايا الشمسية يمكن أن يكون لها تأثير كبير على استقرار الجهاز. أظهرت هذه التجربة أن عينات القلوية الغنية التي تحتوي على كميات كبيرة من الصوديوم والبوتاسيوم درجة أعلى من كفاءة أولى، بل أنها تدهورت أيضا أكثر سرعة. من ناحية أخرى، كما تم إنتاج الخلايا الشمسية غير المعبأة مستقرة تقريبا التي لا يتضمن إلا كميات صغيرة من القلوي-عناصر (عينات "القلوي-الفقراء"). وهكذا كانت مستقرة تقريبا جوهريا هذه الخلايا الشمسية ولا تحتاج إلى أي مواد واقية. استناداً إلى هذه المعلومات جنبا إلى جنب مع نتائج التحليل السابق الموقع ، يمكن تحديد آليات تدهور الرئيسي لهذه العينات: لوحظ أن المحرك الرئيسي وراء الكفاءة-فقدان العينات الغنية بمادة قلوية انخفاضا حادا في أن تحول المقاومة16. عرض تحليل متعمق لخصائص هذه الخلايا أن هجرة القلوي-العناصر، وبشكل أكثر تحديداً من الصوديوم، ويبدو أن يسبب هذا الانخفاض. ويرد مزيد من المعلومات في المراجع16،20. مراحل لاحقة من هذه الدراسة تهدف إلى تطوير الخلايا الشمسية مع استقرار العينات الفقراء القلوي، وكفاءة الأولية عالية من العينات الغنية بمادة قلوية.

Figure 6
الرقم 6 : تأثير القلوي-المحتوى على استقرار الخلية الشمسية CIGS- تطور الكفاءة (يسار) والمقاومة التحويلة (يمين) من نوعين من الخلايا الشمسية CIGS غير معبأة يتعرض لحرارة رطبة بالإضافة إلى الإضاءة. خطوط الوردي والأرجواني تمثل عينات القلوي-الفقراء، بينما تمثل الخطوط الزرقاء العينات الغنية بالكلور القلوي. تم الحصول على القيم في درجات حرارة مرتفعة، بينما درجة حرارة الغرفة الكفاءة هي أعلى بنسبة 30-80%. يمثل كل سطر واحد من الخلايا الشمسية. وقد تم تعديل هذا الرقم من مرجع16. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

وثمة مثال آخر يركز على مختلف عينات كزتس19. يبين الشكل 7 أن الأنواع المختلفة من الخلايا الشمسية غير المعبأة إظهار سلوك رابعا مختلفة تحت حرارة رطبة بالإضافة إلى الإضاءة. تجدر الإشارة إلى أن هذه الخلايا ليست مثالية الخلايا الشمسية، حيث الزيادة في الكفاءة والجهد كما هو معروض في هذا الشكل لا يرجح أن الممثل للخلايا الشمسية كزتس بشكل عام، ويمكن أن يقدم أي تفسير لهذا السلوك. تحتاج المزيد من الدراسات ليتم تنفيذها لإعطاء بيانات موثوق بها عن الاستقرار هذه الخلايا.

Figure 7
الشكل 7 : كزتس الخلايا الشمسية التي تعرضت للحرارة رطبة بالإضافة إلى الإضاءة- تطور فولطية الدورة المفتوحة تم تسويتها والكفاءة من أربعة أنواع من غير محسنة الخلايا الشمسية كزتس غير المعبأة كدالة للزمن، يتعرض لحرارة رطبة بالإضافة إلى الإضاءة في درجات حرارة مرتفعة. ويصور كل لون نوع مختلف من الخلايا الشمسية كزتس. يمثل كل سطر واحد من الخلايا الشمسية. لقد تم تعديل هذا الرقم من مرجع19. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

تم تصميمها وبناؤها اثنين من الأجهزة منظمة التضامن المسيحي الدولية للرصد في الوقت الحقيقي للمعلمات الكهربائية من الخلايا الشمسية والوحدات النمطية. تسمح هذه الأجهزة المتزامنة من التعرض للحرارة الرطوبة والإضاءة، والتحيزات الكهربائية، بينما أيضا في الموقع تحديد المعلمات الرابع من الأجهزة الكهروضوئية. وقد استخدمت هذه الأجهزة لدراسة تأثير الضغوط البيئية (الرطوبة والإضاءة، والتحيزات الكهربائية، ودرجة الحرارة) فضلا عن تكوين خلية أو وحدة نمطية على الاستقرار طويل الأجل للخلايا الشمسية غير المعبأة. الشكل 3، الرقم 4، الرقم 5، 6 الرقم، و الرقم 7 عرض مجموعة نتائج التي تم الحصول عليها بهذه الأجهزة.

وينبغي دائماً التعامل مع الرعاية النتائج الاستقرار (الشكل 3، الرقم 4 الرقم 6و الرقم 7) من خلال الدراسات المقدمة: بغية جعل الترجمة من هذه الدراسات إلى الوحدة النمطية للاستقرار، والقيود التي تعاني منها جميع وينبغي مراعاة اختبارات الحياة المعجلة على استقرار الأجهزة الكهروضوئية (بما في ذلك هذه الدراسة). هي سبب حقيقة أن الظروف في المختبر تهدف إلى سرعة تحديد آليات تدهور، في حين لا يمكن العثور على بعض آليات تدهور بسبب اختيار خاطئ (شدة) وتشدد على هذه القيود. وعلاوة على ذلك، الشروط التي اخترتها قد يؤدي أيضا إلى آليات تدهور وما يترتب عليها من الإخفاقات التي لا تحدث في الميدان أو تحدث في الميدان قبل أو بعد الإطار الزمني المتوقع. بينما على سبيل المثال لظروف الحرارة رطبة (85 °C/85% RH)، يفترض عامل تسريع 219، مرجع25 أظهرت أن هذا المعدل غير الخطية في كثير من الأحيان، ويمكن أن تختلف في وحدات CIGS بين 10 و 1000، وتدهور مختلف الآليات.

لتقدير صحة النتائج المعروضة، أهم الاختلافات بين الوحدة الميدانية ينبغي التعرض والتجارب التي عرضت في الاعتبار:

أ الظروف المختبرية المستخدمة أشد من الظروف الميدانية، وشرط جوهري للاختبار السريع. وعلاوة على ذلك، الظروف السائدة في هذه التجارب معظمها ثابت، بينما الوحدات في الميدان سوف يتعرض للظروف المتغيرة باستمرار.

باء-في التجارب التي عرضت، استخدمت الخلايا الشمسية غير المعبأة. وبطبيعة الحال، مواد الجدار ولاصق الحافة سوف تلعب دوراً هاما في استقرار الجهاز (لا سيما تحت الظروف الرطبة). بالإضافة إلى ذلك، تأثير الترابط وتغليف المواد أيضا مهم جداً ولا ينبغي إهمالها. ومن المؤكد أن التجارب مع وحدات صغيرة مغلفة ومترابطة أيضا ممكنة في هذه الأجهزة.

جيم نظراً للإضاءة، والتجارب التي عرضت في الشكل 3، الرقم 5، الرقم 6و الرقم 7 أعدم تحت ظروف الدائرة المفتوحة عند منحنيات الرابع لم تسجل. ومع ذلك، يجب أن تعمل وحدات تحت ظروف MPP، بينما الخلايا يمكن أن يتعرض أيضا عكس الظروف التحيز في حالة الوحدة النمطية جزئية التظليل. يبين الشكل 4 أن تقتصر الخلافات بين MPP وظروف الدائرة المفتوحة وقد لوحظت في تلك التجربة محددة، ولكن قد يكون مختلفاً بالنسبة للخلايا أو ظروف أخرى.

دال-تكوين الخلايا الشمسية CIGS له تأثير كبير على الاستقرار طويل الأجل. يمكن الاطلاع على أمثلة لدراسات عن تأثير تكوين على الاستقرار وعلى سبيل المثال في مراجع16،20. نظراً للطابع الدقيق لتأثير العديد من التعديلات الصغيرة في المكدس الخلايا الشمسية لم تحدد بعد، وقد يحدث تدهور أسرع أو أبطأ مما كان متوقعا.

العوامل المذكورة أعلاه تشير إلى أن عدد كبير من الدراسات مدى الحياة المعجلة مع الاختلاف في تدهور الأوضاع، وتكوين نموذج مطلوب حقاً التنبؤ بالأداء الميداني وحدة. وعلاوة على ذلك، ولذلك ينبغي أن تقترن هذه النتائج مع الدراسات الميدانية الحصول على صورة كاملة عن الاستقرار طويل الأجل للوحدات الفلطائية الضوئية.

ومع ذلك، فإننا نقترح أن الأجهزة المعروضة في هذه الدراسة تحسينات كبيرة مقارنة بالاختبارات القياسية اللجنة الانتخابية المستقلة، بسبب التعرض للإجهاد مجتمعة فضلا عن الرصد في الموقع . هذه الخصائص إلى حد كبير تحسين القيمة التنبؤية لتجارب الحياة المتسارع، وزيادة فهمنا لآليات تدهور. المزايا الرئيسية الأربعة 'معيار' (مثلاً، IEC 61215) بالمقارنة مع الاختبارات هي الإمكانيات التالية:

(أ) اختبار تحت التعرض للضغوط مجتمعة (أي، والحرارة والرطوبة، والإضاءة، والتحيزات الكهربائية).

(ب) ضبط تؤكد مجتمعة من أجل محاكاة المناخات المحلية (مثلصحراء أو الظروف القطبية).

جيم ضبط من التحيزات الكهربائية، مثلاً، لمحاكاة آثار التظليل الجزئي.

دال في الوقت الحقيقي رصد أداء الجهاز، مما يسمح لأبسط وأسرع اختبار فضلا عن تحسين التنبؤ أو الحد من آليات تدهور بسبب مستوى زيادة معرفة.

هاء خفض اختبار الزمن، حيث يمكن إيقاف اختبار مباشرة بعد حدث عطل، بدلاً من بعد فترة اختبار محددة (مثلاً، ح 1,000).

ولذلك يقترح أن الدراسات مدى الحياة مع الأجهزة المقدمة يمكن أن تحسن كثيرا فهم نوعي وكمي والتنبؤ بالاستقرار طويل الأجل للخلايا الشمسية والوحدات النمطية. في المستقبل، إعداد عرض 'اختبارات الإجهاد المجمعة مع القياسات في الموقع ' (منظمة التضامن المسيحي الدولية) التي ستوضع لكامل نطاق وحدات: الأجهزة مع مناطق مضيئة من 40 سم × 40 سم و 100 سم × 100 سم صغيرة جداً للوحدات الفلطائية الضوئية ذات الحجم الكامل، لذا تعتزم زيادة ويجري حاليا نطاق هذا المفهوم قياس الإجهاد مجتمعة.

Disclosures

ويعمل المؤلف إريك ضيوف (مؤسسة التنظيم العقاري حلول)، ستيفان روست (الشمس الأبدية)، وبيتر هييلكيما (هييلكيما تيستيكويبمينت) اتحاد تسويق هذه الأجهزة. ويحمل صاحب العمل للمخترعين من هذه الأجهزة (المؤلفين وثيلين إيكر وهنك ستيجفيرس (TNO)) اتفاقية ترخيص مع هذا الكونسورتيوم.

Acknowledgments

المؤلف يود أن يشكر "ميرو زيمان" (جامعة دلفت للتكنولوجيا) وزغير فرون (TNO) لمناقشات مثمرة. كيو بييلير، هانز فنسنت، إيكاترينا لياكوبولو، مرتضوي سهيل، غابرييلا دي أموريم سواريس (جميع TNO)، فيليكس دوم (سولاريون)، وماري Buffière (IMEC) معترف بها لترسب العينة وتحليل ومناقشات طويلة. وعلاوة على ذلك، نود أن نشكر جميع العاملين من الشمس السرمدية، تيستيكويبمينت هييلكيما، وحلول مؤسسة التنظيم العقاري، وعلى وجه التحديد روبرت يان فإن فوجت، ألكسندر مولدر ويروين فينك لمساهمتهم.

أجريت هذه الدراسات تحت رقم المشروع M71.9.10401 في الإطار برنامج أبحاث المواد الابتكار معهد M2i، إيديجو TKI المشروع الثقة، المشروع أوبمات الكهروضوئية، بتمويل من برنامج التعاون عبر الحدود خامسا الأقاليمي فلاندرز--هولندا بدعم مالي من "الأموال الأوروبية" "التنمية الإقليمية" والبرنامج TNO 'تكنولوجي زويكت أونديرنيمير'.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Hybrid degradation setup Eternal Sun Climate Chamber Solar Simulator More information can be found here: http://www.eternalsun.com/products/climate-chamber/
Sample holders ReRa Solutions More information can be found here: https://www.rerasolutions.com/
Sample rack Demo Delft More information can be found here: http://www.demo.tudelft.nl/
Gold deposition tool Polaron Equipment LTD SEM coating unit E5100 Tool for Au deposition for SEM measurements
Tracer IV software ReRa Solutions More information can be found here: https://www.rerasolutions.com/product/tracer-iv-software/
Solar cells Solliance More information can be found here: http://www.solliance.eu. 
Solar cells and modules can also be obtained from many other universities, research institutes and companies
PL mapping setup GreatEyes LumiSolarCell
ILIT mapping setup Infratec ImageIR camera and Sunfilm IR lens
Optical microscopy Leica Wild M400 coupled with a Leica DFC 320 camera and Leica Application Suite software, version 4.3.0
IV tester OAI OAI TriSol Solar Simulator coupled with a Keithley SourceMeter 2400 and controlled using IV runner software, version 1.4.0.6.
EQE tester Homemade

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

الهندسة الحيوية، العدد 140، CIGS، كزتس، الحرارة رطبة، تدهور، والأحمال الكهربائية، الإضاءة، في الموقع التحليل والرصد، الخلايا الشمسية، اختبار
<em>في الموقع</em> رصد تدهور الأداء المتسارع للخلايا الشمسية والوحدات النمطية: دراسة حالة للخلايا الشمسية<sub>2</sub> Se Cu (في, Ga)
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Theelen, M., Bakker, K., Steijvers,… More

Theelen, M., Bakker, K., Steijvers, H., Roest, S., Hielkema, P., Barreau, N., Haverkamp, E. In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells. J. Vis. Exp. (140), e55897, doi:10.3791/55897 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter