दो ‘ के साथ संयुक्त तनाव परीक्षण सीटू माप ‘ setups, जो सौर कोशिकाओं और मॉड्यूल के त्वरित क्षरण की वास्तविक समय की निगरानी की अनुमति, डिजाइन और निर्माण किया गया. इन setups नमी, तापमान, बिजली के पूर्वाग्रहों के एक साथ उपयोग करते हैं, और स्वतंत्र रूप से नियंत्रित तनाव कारकों के रूप में रोशनी की अनुमति । सेटअप और विभिंन प्रयोगों को क्रियांवित प्रस्तुत कर रहे हैं ।
बिजली की स्तरित लागत (LCOE) फोटोवोल्टिक (pv) प्रणालियों के द्वारा निर्धारित किया जाता है, अंय कारकों के अलावा, PV मॉड्यूल विश्वसनीयता । गिरावट तंत्र और मॉड्यूल क्षेत्र की विफलता की रोकथाम की बेहतर भविष्यवाणी फलस्वरूप निवेश जोखिम कम के रूप में के रूप में अच्छी तरह से बिजली की उपज में वृद्धि कर सकते हैं । एक बेहतर ज्ञान स्तर इन कारणों के लिए काफी PV बिजली की कुल लागत में कमी कर सकते हैं ।
बेहतर समझने और PV मॉड्यूल के क्षरण को कम करने के लिए, होने वाले क्षरण तंत्र और शर्तों की पहचान की जानी चाहिए । यह अधिमानतः संयुक्त तनाव के तहत होना चाहिए, के बाद से क्षेत्र में मॉड्यूल भी एक साथ कई तनाव कारकों को उजागर कर रहे हैं । इसलिए, दो ‘ संयुक्त तनाव परीक्षण के साथ सीटू माप ‘ setups में डिजाइन और निर्माण किया गया है । ये सेटअप आर्द्रता, तापमान, रोशनी, और सौर कोशिकाओं और minimodules पर स्वतंत्र रूप से नियंत्रित तनाव कारकों के रूप में बिजली के पूर्वाग्रहों के एक साथ उपयोग की अनुमति देते हैं । setups भी इन नमूनों की बिजली के गुणों की वास्तविक समय की निगरानी की अनुमति देते हैं । यह प्रोटोकॉल इन सेटअप प्रस्तुत करता है और प्रायोगिक संभावनाओं का वर्णन करता है । इसके अलावा, इन setups के साथ प्राप्त परिणाम भी प्रस्तुत कर रहे हैं: पतली फिल्म घन (में, Ga) Se2 (CIGS) के रूप में अच्छी तरह से घन2ZnSnSe4 (CZTS) की स्थिरता पर दोनों जमाव और गिरावट की स्थिति के प्रभाव के बारे में विभिंन उदाहरण सौर कोशिकाएं बताई गई हैं । CIGS सौर कोशिकाओं की तापमान निर्भरता पर परिणाम भी प्रस्तुत कर रहे हैं ।
PV प्रणालियों के लिए अक्षय ऊर्जा का एक लागत प्रभावी रूप माना जाता है । पीवी मॉड्यूल इन pv प्रणालियों के मूल का प्रतिनिधित्व करते है और आम तौर पर 25 से अधिक वर्षों के एक प्रदर्शन की गारंटी के साथ बेचा (उदाहरणके लिए, अधिकतम 20% दक्षता हानि इस अवधि के बाद)1। यह उपभोक्ताओं और निवेशकों है कि इन की गारंटी से मुलाकात कर रहे है के विश्वास के लिए महत्वपूर्ण है । बिजली की उपज इसलिए के रूप में स्थिर है और संभव के रूप में उच्च से अधिक से कम वांछित मॉड्यूल जीवनकाल में होना चाहिए । यह दोनों धीमी लेकिन स्थिर गिरावट2 और अप्रत्याशित समय से पहले मॉड्यूल विफलताओं, जो, उदाहरण के लिए उत्पादन त्रुटियों के कारण हो सकता है की कमी से प्रबंधित किया जाना चाहिए । उदाहरण के क्षेत्र में मनाया मॉड्यूल विफलताओं के संभावित प्रेरित गिरावट (PID)3 और प्रकाश प्रेरित गिरावट (ढक्कन)4 क्रिस्टलीय सिलिकॉन मॉड्यूल या पानी CIGS मॉड्यूल में जंग प्रेरित के लिए5,6 , 7 , 8. आदेश में PV मॉड्यूल के एक कम क्षेत्र जीवनकाल को रोकने के लिए, क्षरण तंत्र इसलिए और पहचान की जानी चाहिए छोटा ।
गिरावट pv कोशिकाओं या मॉड्यूल में होने वाली व्यवस्था की बेहतर समझ भी कम pv मॉड्यूल उत्पादन लागत में मदद मिलेगी: कई मामलों में, पर्यावरण तनाव के खिलाफ सुरक्षात्मक सामग्री मॉड्यूल में पेश करने की गारंटी जीवन भर की पेशकश कर रहे हैं । इस उदाहरण के लिए लचीला पतली फिल्म मॉड्यूल के लिए सच है, CIGS की तरह, कि एक महंगी बाधा को रोकने के लिए पानी में कांग्रेस शामिल हैं । इस तरह के मॉड्यूल में सभी पैकेज सामग्री मॉड्यूल लागत का ७०% करने के लिए कर सकते हैं । इन सुरक्षात्मक सामग्री अक्सर कर रहे है पर क्रम में करने के लिए आवश्यक जीवनकाल प्राप्त करने के लिए निश्चित होना करने के लिए: क्षरण तंत्र के बारे में अधिक ज्ञान इसलिए सौर कोशिकाओं को और अधिक आंतरिक रूप से स्थिर और अधिक सही पूर्वानुमान कर सकते हैं । मॉड्यूल और उसके घटकों की दीर्घकालिक स्थिरता के बारे में बेहतर समझ इसलिए संभावना पर रोक-आयामी और इन सुरक्षात्मक सामग्री के लिए लागत को कम करने की अनुमति होगी ।
मॉड्यूल विश्वसनीयता का एक सामांय अनुमान देने के लिए, सौर कोशिकाओं और मॉड्यूल आजकल परीक्षण कर रहे है और त्वरित जीवनकाल परीक्षण (ALT)9द्वारा योग्य । सबसे गहन योग्यता परीक्षण अंतर्राष्ट्रीय टेक्नीकल कमीशन (आईईसी) ६१२१५ परीक्षणों10, जो PV मॉड्यूल की स्थिरता पर “go/कोई जाओ” निर्णय दे द्वारा परिभाषित कर रहे हैं । हालांकि, Osterwald एट अल. 11 से पता चला कि आईईसी परीक्षणों के एक सकारात्मक परिणाम हमेशा संकेत मिलता है कि PV मॉड्यूल 25 या उससे अधिक वर्षों के लिए बाहरी स्थितियों खड़े कर सकते हैं नहीं करता है । क्षेत्र और प्रयोगशाला परीक्षण के बीच इस सीमित संबंध को अपेक्षाकृत नई पतली फिल्म मॉड्यूल12के लिए विशेष रूप से सच हो प्रदर्शन किया गया ।
इन परीक्षणों के क्षरण तंत्र में अंतर्दृष्टि उपज नहीं है (‘ जो प्रक्रियाओं और/या जो जोर से देखा धीमी मॉड्यूल गिरावट या तेजी से मॉड्यूल विफलता के लिए सीसा? ‘) । इसके अलावा, इन परीक्षणों, जो वर्तमान में एकल या दोहरी तनाव कारकों पर आधारित है (उदाहरण के यांत्रिक तनाव, या संयुक्त तापमान और आर्द्रता के लिए) निश्चित रूप से एक विश्वसनीय तरीके से फील्ड व्यवहार अनुकरण नहीं कर सकते हैं, के बाद से PV क्षेत्र में मॉड्यूल कई के अधीन है संयुक्त तनाव (उदाहरण के लिए: तापमान, आर्द्रता, हवा, बर्फ, रोशनी, धूल, रेत, पानी) । इन तनावों को भी जलवायु क्षेत्र के प्रति भिंन हो सकते हैं: जबकि रेगिस्तान में, तापमान और रोशनी की संभावना महत्वपूर्ण तनाव कारक हैं; उदारवादी जलवायु में, उदाहरण के लिए आर्द्रता का प्रभाव भी बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है । विभिंन जलवायु में गिरावट और फलस्वरूप विफलताओं अनुकरण, कई तनाव के विभिंन संयोजनों इस प्रकार की आवश्यकता है । नतीजतन, कई तनावों के लिए एक साथ प्रदर्शन बहुत महत्वपूर्ण है एक निश्चित जलवायु में मॉड्यूल विश्वसनीयता का एक अच्छा आकलन प्राप्त करने के लिए, और संयुक्त तनाव परीक्षण इस प्रकार प्रयोगशाला परीक्षणों का हिस्सा होना चाहिए ।
यह इस प्रकार प्रस्तावित है कि संयुक्त तनाव की स्थिति के तहत होने वाले क्षरण तंत्र के गुणात्मक और मात्रात्मक समझ में सुधार किया जाना चाहिए । आदर्श रूप में, सौर सेल या मॉड्यूल के बारे में जानकारी भी इन परीक्षणों के दौरान इकट्ठा किया जाना चाहिए, जोखिम के दौरान डिवाइस परिवर्तन की पहचान की अनुमति है । इसलिए, हम तैयार की है और दो setups कि आर्द्रता के लिए एक साथ जोखिम की अनुमति का निर्माण, (ऊंचा) तापमान, बिजली के पूर्वाग्रह, और रोशनी । इन setups में, इन तनावों की गंभीरता भी एक प्रयोग के लक्ष्य के आधार पर, देखते जा सकता है । इसके अतिरिक्त, दीप्ति PV उपकरणों के सीटू निगरानी में अनुमति देता है (चित्रा 1)13,14,15,16,17,18, 19 , 20. परीक्षणों के इन प्रकारों का नाम ‘ संयुक्त तनाव परीक्षणों के साथ सीटू माप ‘ (सीएसआई) में होगा. इस प्रोटोकॉल में, ‘ सीएसआई 1 ‘ और ‘ सीएसआई 2 ‘ नाम के दो हाइब्रिड क्षरण स्थापकों को प्रस्तुत किया जाएगा । कई अध्ययनों, प्रदर्शन और विशेष रूप से पतली फिल्म CIGS सौर कोशिकाओं के क्षरण की समझ के सुधार पर लक्ष्य, इन setups के साथ मार डाला गया । अस्थिर CIGS और CZTS सौर कोशिकाओं पर प्राप्त स्थिरता और तापमान निर्भरता परिणामों का एक चयन प्रस्तुत कर रहे हैं । अधिक जानकारी21,22में भी पाया जा सकता है ।
चित्रा 1 : ‘ सीटू माप ‘ सेटअप में के साथ संयुक्त तनाव परीक्षणों । वाम: मापन प्रणाली सहित एक सीएसआई सेटअप के योजनाबद्ध सिंहावलोकन । मध्य और सही: सीएसआई setups के फोटोग्राफ (जलवायु मंडलों प्लस सौर सिमुलेटर, माप सिस्टम दर्शाया नहीं, setups अलग आकार है) । मध्यमवर्गीय है CSI1, सही है CSI2 । यह आंकड़ा19,30से संशोधित किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
सौर कोशिकाओं और मॉड्यूल के विद्युत मापदंडों की वास्तविक समय की निगरानी के लिए दो सीएसआई setups डिजाइन और निर्माण किया गया है । इन setups एक साथ गर्मी, रोशनी, और बिजली के पूर्वाग्रहों के लिए जोखिम की अनुमति है, जबकि भी सीटू में पीवी उपकरणों के चतुर्थ मापदंडों का निर्धारण । इन setups के लिए पर्यावरणीय तनाव के प्रभाव का अध्ययन किया गया है (आर्द्रता, रोशनी, बिजली के पूर्वाग्रह, और तापमान) के रूप में के रूप में अच्छी तरह से सेल या मॉड्यूल unpackage्ड सौर कोशिकाओं की दीर्घकालिक स्थिरता पर संरचना । चित्रा 3, चित्रा 4, चित्रा 5, चित्रा 6, और चित्रा 7 इन setups के साथ प्राप्त परिणामों का चयन प्रदर्शित करते हैं ।
स्थिरता परिणाम (चित्रा 3, चित्रा 4, चित्रा 6, और चित्रा 7) प्रस्तुत अध्ययनों से हमेशा देखभाल के साथ इलाज किया जाना चाहिए: ताकि इन अध्ययनों से अनुवाद करने के लिए स्थिरता मॉड्यूल करने के लिए, सभी की बाधाओं पीवी उपकरणों की स्थिरता (इस अध्ययन सहित) पर त्वरित जीवनकाल परीक्षणों को ध्यान में रखा जाना चाहिए । इन बाधाओं तथ्य यह है कि प्रयोगशाला में शर्तों के लिए तेजी से क्षरण तंत्र की पहचान का मतलब है की वजह से कर रहे हैं, जबकि कुछ गिरावट तंत्र के गलत (गंभीरता के चयन के कारण नहीं पाया जा सकता है) तनाव । इसके अलावा, चुना शर्तों भी क्षरण तंत्र और फलस्वरूप विफलताओं कि क्षेत्र में नहीं होते है या से पहले या बाद में क्षेत्र में होने की भविष्यवाणी की समय सीमा के लिए नेतृत्व कर सकते हैं । जबकि नम गर्मी की स्थिति के लिए उदाहरण के लिए (८५ ° c/85% आरएच), २१९ के एक त्वरण कारक माना जाता है, संदर्भ25 से पता चला है कि यह दर अक्सर गैर रेखीय है और 10 और १,००० के बीच CIGS मॉड्यूल में भिंन हो सकते हैं, और विभिंन क्षरण तंत्र के लिए ।
प्रस्तुत परिणामों की वैधता का अनुमान लगाने के लिए, क्षेत्र मॉड्यूल एक्सपोजर और प्रस्तुत प्रयोगों के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतर को ध्यान में रखा जाना चाहिए:
a. प्रयुक्त प्रयोगशाला की स्थिति क्षेत्र की स्थिति से अधिक गंभीर है, जो त्वरित परीक्षण के लिए एक आंतरिक आवश्यकता है । इसके अलावा, इन प्रयोगों में शर्तों ज्यादातर लगातार कर रहे हैं, जबकि क्षेत्र में मॉड्यूल लगातार बदलती परिस्थितियों से अवगत कराया जाएगा ।
ख. प्रस्तुत प्रयोगों में गैर पैकेज्ड सौर कोशिकाओं का उपयोग किया गया. स्वाभाविक रूप से, बैरियर सामग्री और एज sealants (विशेष रूप से आर्द्र परिस्थितियों में) डिवाइस स्थिरता में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभानी होगी । इसके अतिरिक्त, संबंध और encapsulation सामग्री का प्रभाव भी बहुत महत्वपूर्ण है और उपेक्षित नहीं किया जाना चाहिए । निश्चित रूप से, पैक और परस्पर मिनी मॉड्यूल के साथ प्रयोग भी इन setups में संभव हो रहे हैं ।
c. दीप्ति के कारण आईवी वक्र्स दर्ज नहीं किए जाने पर ओपेन सर्किट की शर्तों के तहत चित्रा 3, चित्रा 5, चित्रा 6, और चित्रा 7 में प्रस्तुत प्रयोगों को अंजाम दिया गया । हालांकि, मॉड्यूल करेंटली शर्तों के तहत कार्य करना चाहिए, जबकि कोशिकाओं भी आंशिक मॉड्यूल छायांकित के मामले में विपरीत पूर्वाग्रह शर्तों को उजागर किया जा सकता है । चित्रा 4 से पता चलता है कि करेंटली और खुले सर्किट शर्तों के बीच केवल सीमित अंतर है कि विशिष्ट प्रयोग में देखा गया है, लेकिन है कि अंय कोशिकाओं या शर्तों के लिए अलग हो सकता है ।
घ. CIGS सौर कोशिकाओं की संरचना दीर्घकालिक स्थिरता पर एक बड़ा प्रभाव है । उदाहरण के लिए स्थिरता पर संरचना के प्रभाव पर अध्ययन के उदाहरण में पाया जा सकता है संदर्भ16,20। सौर सेल स्टैक में कई छोटे संशोधनों के प्रभाव की सटीक प्रकृति अभी तक की पहचान नहीं है के बाद से, क्षरण तेजी से या अपेक्षा से धीमी हो सकती है ।
उपर्युक्त कारकों का संकेत है कि क्षरण की स्थिति और नमूना संरचना में भिंनता के साथ त्वरित जीवनकाल अध्ययन की एक बड़ी संख्या वास्तव में मॉड्यूल क्षेत्र के प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने की आवश्यकता है । इसके अलावा, इन परिणामों इसलिए PV मॉड्यूल की दीर्घकालिक स्थिरता के बारे में एक पूरी तस्वीर प्राप्त करने के लिए क्षेत्र के अध्ययन के साथ संयुक्त होना चाहिए ।
हालांकि, हम प्रस्ताव है कि इस अध्ययन में प्रस्तुत setups मानक आईईसी परीक्षणों की तुलना में पर्याप्त सुधार कर रहे हैं, संयुक्त तनाव जोखिम के कारण के रूप में के रूप में अच्छी तरह से सीटू की निगरानी में . ये गुण बहुत तेजी से जीवनकाल प्रयोगों के पूर्वानुमान मूल्य में सुधार और क्षरण तंत्र की हमारी समझ में वृद्धि । चार मुख्य लाभ की तुलना में ‘ मानक ‘ (जैसे, आईईसी ६१२१५) परीक्षण निम्नलिखित क्षमताएँ हैं:
a. संयुक्त तनाव के लिए जोखिम के तहत परीक्षण (यानी, तापमान, आर्द्रता, रोशनी, और बिजली के पूर्वाग्रहों) ।
b. संयुक्त तनावों के ट्यूनिंग के क्रम में स्थानीय जलवायु अनुकरण (जैसे, रेगिस्तान या ध्रुवीय स्थितियों) ।
c. विद्युत पूर्वाग्रहों के ट्यूनिंग, उदाहरणके लिए, आंशिक छायांकन के प्रभाव अनुकरण ।
घ. डिवाइस के प्रदर्शन की वास्तविक समय निगरानी, सरल और तेजी से परीक्षण की अनुमति के रूप में अच्छी तरह से बेहतर भविष्यवाणी या एक वृद्धि हुई ज्ञान स्तर के कारण क्षरण तंत्र की सीमा ।
e. कम परीक्षण समय, के बाद से एक परीक्षण रोका जा सकता है सीधे एक विफलता के बाद, के बजाय निर्धारित परीक्षण अवधि के बाद (जैसे, १,००० ज) ।
इसलिए यह प्रस्ताव है कि प्रस्तुत setups के साथ जीवन भर के अध्ययन बहुत गुणात्मक और मात्रात्मक समझ और सौर कोशिकाओं और मॉड्यूल की दीर्घकालिक स्थिरता की भविष्यवाणी में सुधार कर सकते हैं । भविष्य में, एक सेटअप की पेशकश ‘ के साथ संयुक्त तनाव परीक्षणों में सीटू माप ‘ (सीएसआई) पूर्ण पैमाने पर मॉड्यूल के लिए विकसित किया जाएगा: ४० cm x ४० cm और १०० cm x १०० cm के प्रबुद्ध क्षेत्रों के साथ setups पूर्ण आकार के लिए बहुत छोटे हैं PV मॉड्यूल, तो बढ़ाने के लिए योजना इस संयुक्त तनाव माप अवधारणा के पैमाने पर चल रहे हैं ।
The authors have nothing to disclose.
लेखक Miro झेमेन (Delft यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी) और Zeger Vroon (TNO) की फलदायक चर्चाओं के लिए शुक्रिया अदा करना चाहते हैं । Kyo Beyeler, विंसेंट हंस, Ekaterina Liakopoulou, Soheyl Mortazavi, Gabriela de अमोरिम सोरेस (सभी TNO), फेलिक्स Daume (सौर), और मैरी Buffière (IMEC) नमूना जमाव और विश्लेषण और लंबे विचार विमर्श के लिए स्वीकार कर रहे हैं । इसके अलावा, हम शाश्वत सूर्य, Hielkema Testequipment, और आरईआरए समाधान से सभी कर्मचारियों को धंयवाद देना चाहूंगा, और अधिक विशेष रूप से रॉबर्ट जन वान Vugt, अलेक्जेंडर Mulder और Jeroen Vink उनके योगदान के लिए ।
ये अध्ययन सामग्री नवाचार संस्थान M2i, TKI IDEEGO परियोजना ट्रस्ट, परियोजना पीवी OpMaat के अनुसंधान कार्यक्रम के ढांचे में परियोजना संख्या एम 71.9.10401 के अंतर्गत किए गए, क्रॉस बार्डर सहयोग कार्यक्रम द्वारा वित्त पोषित Interreg वी Flanders-नीदरलैंड क्षेत्रीय विकास और TNO ‘ technologie पर zoekt Ondernemer ‘ कार्यक्रम के लिए यूरोपीय कोष के वित्तीय समर्थन के साथ ।
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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 |