太陽電池安定性試験システム

現在、多くのペロブスカイト電池の実験室効率はすでに結晶シリコンと同じように、さらには結晶シリコンを超えており、効率的にはペロブスカイト電池は商業化応用ができ、製造コストは従来の結晶シリコン電池よりも低いが、ペロブスカイト電池の商業化を阻害することはその長期安定性であり、現在、業界内でこの問題を解決する最も直接的な手段はペロブスカイト材料そのものの改質に対して材料の固有安定性を向上させることである。もう1つの実行可能な手段は、プロセスとエンジニアリング手段を通じて外部の不安定要素、すなわち水、熱などの環境要素を遮断し、それによって外部の不安定要素が材料とデバイスに与える影響を減少乃至回避することである。

現在、ペロブスカイト太陽電池の安定性試験には国際的な統一基準はなく、業界内で通用する方法は電池を1 sun標準光照射下に置き、持続的な最大電力点追跡（MPPT）による光老化試験である。通常のテスト時間は1000時間です。

本システムはペロブスカイト太陽電池研究者のために作られた強力で完備した多チャンネル太陽電池とコンポーネント安定試験システムであり、3A級LED太陽光シミュレータまたは白色光LEDは老化光源として、多種の方式によって電池を温度制御し、電池が位置する環境雰囲気（N 2、乾空、恒温恒湿など）を制御することができ、複数組の電池に対して同時に長期的な安定性能試験を行うことができ、伝統的なMPPTモードのほか、定電圧（例えば開回路電圧）と定電流老化（例えば短絡電流）モードを追加して安定性研究の柔軟性を増加させ、強大なデータ分析ソフトウェアを集積して、リアルタイムで異なるサンプルの各性能指標を表示し、比較することができる。

一、太陽電池安定性試験システムシステム構成

1.1、ハードウェアシステム

1.1.1、老化光源

このシステムはオプション3A級LED太陽光シミュレータと白色光LEDモノクロ光源、以下にそれぞれ2種類の光源について紹介する

●3A級LED太陽光シミュレータ

BG-LED-AAAシリーズLED太陽光シミュレータは科学研究用の理想的な太陽光光源であり、現在のキセノンランプ光源の太陽光シミュレータのアップグレードモデルチェンジ製品であり、優れた特性は太陽電池、半導体材料及び生物科学の研究に更に適している

製品の特徴

●スペクトル整合度A＋、放射空間均一性A及び時間不安定性に関するIEC 60904-9、JIS 8904-9及びASTM E 927-10のA＋要件に適合する。

●輸入高出力LEDチップを用いて、多種の異なる波長のLEDを用いてスペクトルフィッティングを行い、太陽光に対するシミュレーションを実現した。

●光源の寿命＞10000時間、高価で危険な電球を定期的に交換する必要はありません。

・独立スペクトル制御、350 nm〜1150 nmスペクトル範囲内で、IEC 60904-9標準に基づいて6つのスペクトルセグメントに分け、各スペクトルセグメントは独立に調整制御できる。ユーザーは異なるスペクトルをカスタマイズして、異なるテスト要件を満たすことができます。

・広範なフラッシュ時間制御により、常に明るくなるまで最小100 msの連続フラッシュを実現することができる。

●光強度フィードバックシステムを選択可能で、リアルタイム光強度を迅速に校正する。

●7寸LCDタッチスクリーン制御、グラフィック化インターフェース操作、操作が迅速で便利である。

●5種類のフラッシュプリセット方案の設定をサポートし、シームレスな切り替えを実現でき、異なるテストニーズに適している。

●CANバス、RS 232とRS 485インタフェースを備え、外部試験装置と相互接続でき、遠端制御と協同を実現する。

太陽電池安定性試験システム技術仕様

スペクトル図

●LED白色光源

光源の特徴

●大面積

①ランププレート面積：300×200 mm²、有効光照射面積：270×180 mm²、

②ランププレート面積：360×360 mm²、有効光照射面積：350×350 mm²、

超大光照射面積LEDビーズアレイランププレートは、複数の小電池と小型モジュールの同時光照射試験をサポートする。

●長寿命

安定性：10000時間、

この部品は高安定長寿命輸入ランプビーズを選択し、高熱容量アルミニウム合金放熱フィンをカスタマイズし、無極調速行列式風冷と圧縮冷凍サイクル水冷の2種類の放熱方式により光源の連続光照射動作における寿命を保障した。光源の光強度を維持することを前提として、光源の光強度の減衰を大幅に遅らせた。

●材質が好ましい

輸入ランプ高熱容量7075アルミニウム合金酸化塗装ランプボディ/高強度304ステンレス研磨塗装ランプボディ。

●光強度調整可能：

0.1−4 Sun等価光強度調整可能、20 W-900 Wの調整可能電力区間、約180 Wはペロブスカイト太陽電池に太陽シミュレータから出力される電流を生成させる。

●波長範囲

単波長450 nm

●カスタマイズ可能：

光強度は非標準的なカスタマイズを受け入れ、出荷ランププレートの等価光強度は最高7 sunに達した、ランププレート面積は非標準的なカスタマイズを受け、出荷ランププレート面積は最大1000 mm×600 mmに達し、より大きくすることができる。

●安全で信頼性が高い：

漏電保護&過電圧過電流保護システム。

光源スペクトル図

2つの光源スキームの比較

1.1.2、テストシステム

本システムは独立した単一チャネル測定システムと単一チャネルポーリング測定システムを配置することができ、以下にそれぞれ紹介する

●マルチチャネル並列試験システム

小出力プログラマブル直流電子負荷カードを採用し、高精度、高信頼性、全機能（定電流、定電圧、定電力、定抵抗）、集積しやすいなどの特徴を有する。OCP/OVP/OPP/OTPの多重保護を備え、高速LANインタフェースを備え、ほとんどの集積応用の中で小電力単体の電子負荷を代替でき、ユーザーのために大幅にコストを節約でき、特に大学、科学研究院の応用に適している。

製品特徴：

●電力範囲：20 W/25 W/50 W

●電圧範囲：0 ~ 20 V/0 ~ 60 V/0 ~ 100 V

●スタンドアロン10/19チャネル、チャネル間分離

●OCP/OVP/OPP/OTP多重保護

●電流範囲：0 ~ 1 A/0 ~ 5 A/0 ~ 10 A

●動作モード：CC、CV、CP、CR、CCD

●LAN通信、LANデュアルインタフェースに対応

●アナログ短絡、テープ/アンロードラッチなどの機能をサポートする

パラメータ仕様表

●シングルチャネルポーリング測定システム

本システムは吉時利24 XXシリーズソーステーブル+自己研究ソーステーブルチャネルエクスパンダを用いて、単一チャネル吉時利24 XXシリーズソーステーブルを24チャネルに拡張して多チャネルポーリング測定を実現することができる

24 XXシリーズソーステーブル

ソーステーブルチャネルスイッチ

2つの測定方法の比較

1.1.3、試験治具

当社はN 2試料キャビティをカスタマイズし、シールリングを通じてシールして漏れを防止し、気密性の多芯電源線を通じて電線をキャビティ内部に導入して電気的な接続を実現することができる。この方法は操作しやすい。

●一体化多チャンネル窒素封止制御治具

窒素封入半導体温度制御治具

●給電：DC 12 V

●消費電力：150 W

●温度制御範囲：降温限界：室温より10℃昇温限界：85℃

●温度安定度：±0.3

●窒素ガス制御圧力：＜2 kpa

窒素封止治具はユーザーの時間電池サイズと電極分布に合わせてカスタマイズできる

●多チャンネル別体式窒素封入制御温度治具

通常の環境下の温度制御：自分で制御可能なパッケージ電池をテストし、電池を水冷板、加熱板を通じて電池の温度制御を行い、温度制御水冷試験基台5℃-35℃、精度±1℃、温度制御加熱試験基台RT−120℃、精度±0.5℃当社は任意のサイズの水冷板と加熱板をカスタマイズすることができます

窒素封止治具本体

おんどせいぎょかねつだい

おんどせいぎょれいきゃくだい

1.2、ソフトウェアシステム

本ソフトウェアはMPPTテストモードをサポートするほか、開回路電圧などの定電圧と短絡電流などの定電流エージング測定モードを追加した

●IVテスト

本ソフトウェアは開始電圧、終点電圧、走査ステップ長、正逆IV走査機能の設定をサポートしている

IV曲線

PV曲線

●MPPTトラッキングモード

MPPTスキャンモードにおけるP−T曲線

摂動アルゴリズムを用いて、試験中に太陽電池の最大電力点位置を絶えずフィードバックして修正し、電池を長時間最大電力放電状態に維持させ、放電過程はリアルタイムで出力電力を監視し、試験時間長と走査間隔時間を設定することによって最大電力の時間変化に伴う値とP-t曲線を収集し記録する。時間表示単位は、特定の日付/日/時間/分として選択できます。MPPT追跡時、総テスト時（例えば1000時間）に定期的に正逆掃引IV曲線を走査し（例えば10時間ごとに走査する）、電池VOC、ISC、FFとPCEなどの4つの重要な性能指標が時間とともに変化する情況を記録する（1000時間内に100のデータ点）。注意して、この時に電池を提供するP-tとPCE-t（正逆スキャン）はすべて意義があって、P-tのデータ点は数十万個（例えば10秒ごとに1つのP点を記録すると、1000時間以内に合計36000データ点）に達するかもしれなくて、PCE-tのデータ点よりはるかに多い。実際にはヒステリシス効果の存在により、PCE-tは正掃引結果であれ逆掃引結果であれ一定の誤差があり、P-tはペロブスカイト太陽電池の真の電力の変化をより正確に反映している。

●定電圧モード

定電圧測定モードにおけるP−T曲線

MPPTと同様にIVを定期的にスキャンすることで、4つの重要な性能指標が時間とともに変化する場合を得るが、電池は定期IVスキャンの間で、定電圧モードの状態にある。すなわち、ソーステーブルが定電圧モードを採用することにより、ソーステーブルの負荷が固定Vまたは動的Vmppにあることを制御し、デバイスI-tとP-tの変化状況を監視する。このときのP−tは必ずしも最大電力ではないが、特にバイアス下でのペロブスカイトイオン移動の場合については、物理的意義と研究価値がある。ここで、Vは0−VOC間の任意の一定値に設定することができ、または前回のIVテストの正走査または逆走査で得られたVmppに設定することができる。一定V値に設定すると、テスト時間全体にわたって、バッテリは常に一定バイアスVによって変化しません。前回のIVテストのVmppに設定すると、固定期間内のIVスキャンで動的に調整されますが、2回のIVテストの間はVmppに固定されており、正スイープと逆スイープVmppは異なることに注意してください。制御は動的なVmppにあり、このモードはMPPTのようなところもあるが、MPPTとの微妙な違いは、2回のIVテストの間、Vmppは一定であり、MPPTモードの場合、Vは任意の時点でリアルタイムで変動することである。多くの文献は最も初期のVmppを採用し、1000時間以内に一定のVmpp初期値を維持し、このテストは本所の変動Vmppと比べて、距離の真の最大電力誤差はもっと大きく、本所の変動Vmppは、また前のMPPT距離の真の最大電力より少し誤差がある。

●定電流モード

定電流測定モードにおけるP−T曲線

定電流モードはMPPTと同様にIVを定期的にスキャンすることにより、4つの重要な性能指標が時間とともに変化する場合を得るが、電池は定期IVスキャンの間で、定電流モードの状態にある。すなわち、ソーステーブルが定電流モードを採用することにより、ソーステーブルの負荷が固定されたIまたは動的I（mpp）にあることを制御し、デバイスV−tとP−tの変化状況を監視する。ここで、Iは0−I（SC）間の任意の一定値に設定することができ、または前回のIVテストで正走査または逆走査されたI（mpp）に設定することができる。一定I値に設定すると、バッテリはテスト時間全体にわたって一定電流Iの下で変化しません。前回のIVテストのI（mpp）に設定すると、固定期間内のIVスキャンにより動的に調整されますが、2回のIVテストの間はI（mpp）に固定され、正スイープと逆スイープI（mpp）は異なることに注意してください。動的I（mpp）に制御され、このモードは前述の制御が動的V（mpp）に類似しており、得られたデータには特定の科学研究価値が存在する。

二、顧客事例

事例1：上海のある大学

LED白色光源｜並列測定方案｜分体式窒素封入制御温度治具