迈向30%效率的钙钛矿-晶硅叠层电池精准测量技术

发表时间:2021-12-09      点击次数:620
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钙钛矿叠层电池精准测量技术

 

2021年12 月6日,“第三届全球钙钛矿与叠层电池产业化论坛” 在江苏昆山顺利召开。会议吸引了荷兰TNO、德国HTW、新加坡SERIS、波兰Saule、光焱科技、协鑫光电、纤纳光电、极电光能、众能光电、荷兰SMIT、苏州纳米所、西湖大学、暨南大学、苏州大学、武汉理工、重庆大学等近百家单位的300余名技术专家、20余场大会主旨发言报告,共同探讨钙钛矿与叠层电池技术及产业化的未来发展趋势与发展方向,对破解行业难题、推动产业发展具有积极而深刻的里程碑意义。

 

受主办方邀请,光焱科技股份有限公司副总经理柯历亚女士在论坛上作《钙钛矿/硅叠层电池精准测量技术》演讲报告,通过远程视频连线的方式向参会嘉宾介绍了钙钛矿-晶硅叠层测试的国际标准方法、测试流程、解决方案,期待钙钛矿硅叠层电池测量技术在产学研的进程上与业界碰撞出更多火花。

 

钙钛矿-晶硅叠层电池测试的挑战

 

随着钙钛矿电池的技术多元化发展,除了纯钙钛矿之外,钙钛矿晶硅叠层电池的量产也来到了最后一里路。最新NREL效率图表显示钙钛矿叠层电池即将突破30%效率大关,而行业又再次面临一个难题:如何准确又简易地精准测量。

 

2020年12月,在HZB团队实现28%效率突破的结果发表后,Enlitech随即在2021年一月刊投稿Joule并发表了对钙钛矿晶硅叠层电池的观点:“与时俱进的工艺与先进光学检测技术,是高效叠层太阳能电池,效率持续突破的关键;而叠层电池的的精准测量,更是此领域发展的重要一环。”(DOI: 10.1016/j.joule.2021.01.008)

 

钙钛矿-晶硅叠层电池测试的标准

 

目前,各大实验室对于钙钛矿太阳能电池IV特性稳态测试也都找到了合适的测量方法,并且达成共识:

测试方法:

1、最大功率追踪法

2、最大功率渐进法

 

钙钛矿-晶硅叠层电池测试的方法

 

面对结构复杂的钙钛矿晶硅叠层电池,有一个很关键的工作,就是定义叠层电池器件的限流电池。

因此,我们需要调节电流平衡,在此条件下测量叠层器件的正确 I-V 特性。电流平衡过程会涉及每个子电池的光谱响应测量(或 QE)和太阳模拟器的连续光谱调整;对于具有新型钙钛矿子电池的叠层电池,也必须采用稳态的IV测试方法。同时,光谱失配是一个很重要的理论基础,目标也就是让叠层电池回归: 真正的AM1.5G光谱下的效率。我们建议使用下列几项可以快速、精准地完成测量:
* 叠层EQE测试
* 光谱可调的太阳光模拟器
* 匹配的标准电池
* 以及可自动执行最大功率渐进法的IV软件

 

此外,钙钛矿-晶硅叠层电池精准测试过程中,以不确定度来表示测量结果的代表性是一个比较科学的方法。通过熟练或自动化操作、标准电池的选用及使用稳定、不确定度低的源表,降低量测的不确定度,能为研发或质量人员大幅节省测量时间,且得到一个有说服力的数据,是我们持续迈向30%效率突破的努力方向,也是带动钙钛矿产业化发展的重要基石。

 

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