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IEC61215測試序列示意圖
 

 

IEC61730測試序列示意圖
 

 

極電光能1.2m×0.6m鈣鈦礦組件IEC認證證書(shū)

 

為了進(jìn)一步驗證產(chǎn)品穩定性，企業(yè)還會(huì )展開(kāi)更嚴格的“強化版IEC61215測試”，即對IEC61215中的關(guān)鍵測試項DH1000、TC200進(jìn)行加嚴測試，延長(cháng)兩個(gè)測試序列的測試時(shí)間和周期，這是晶硅光伏行業(yè)中產(chǎn)品性能測試的常用手段。極電光能對所產(chǎn)出的鈣鈦礦組件進(jìn)行了DH2000、TC400測試（即比IEC61215標準加嚴一倍）。
 

 

極電光能鈣鈦礦組件85℃/85RH%高溫高濕老化2004h衰減4.74%
 

 

極電光能鈣鈦礦組件-40℃/85℃溫度循環(huán)老化400次衰減1.46%

 

結果表明，極電光能生產(chǎn)的鈣鈦礦組件能夠通過(guò)上述加嚴測試，測試后功率衰退分別為4.74%和1.46%，均低于標準規定的≤5%的判定標準。

 

鈣鈦礦材料的特性決定了鈣鈦礦組件的衰減機制與晶硅組件不盡相同。首先，鈣鈦礦是一種離子晶體，本身“軟晶格”的屬性，使其在高溫、光照、紫外等外界環(huán)境條件的誘導下，易于發(fā)生離子遷移，甚至材料降解；其次在組件結構中，鈣鈦礦膜層表面往往存在較多的缺陷，這些缺陷會(huì )導致與功能膜層之間的界面復合，從而影響組件的長(cháng)期工作穩定性。正因為鈣鈦礦組件有著(zhù)特殊的衰減機制，除IEC標準外，采用更具針對性的老化測試項目，例如紫外老化測試和光熱聯(lián)合老化測試，對表征和提升鈣鈦礦組件的穩定性十分關(guān)鍵。

 

因此，除通過(guò)IEC各項測試外，借鑒國際標準化組織（ISO）制定的InternationalSummitonOrganicPhotovoltaicStability(ISOS)協(xié)議，參照ISOS-L條款進(jìn)行了“光熱聯(lián)合老化測試”，即在一個(gè)標準太陽(yáng)下（AM1.5光譜，輻照強度1KW/m2），同時(shí)附加60℃溫度，對鈣鈦礦組件進(jìn)行聯(lián)合加速老化。
 

 

極電光能鈣鈦礦組件在一個(gè)標準太陽(yáng)及60℃聯(lián)動(dòng)老化2304h無(wú)衰減

 

結果顯示，經(jīng)過(guò)2304小時(shí)的老化，組件功率沒(méi)有衰減。此外，內部還對鈣鈦礦組件進(jìn)行了高劑量紫外輻照加速老化測試。

 

極電光能鈣鈦礦組件UV輻照104kWh衰減4.79%

 

經(jīng)104kWh的紫外輻照，組件功率衰減僅為4.79%。上述兩項光熱聯(lián)合老化以及紫外老化測試結果表明，極電光能鈣鈦礦組件產(chǎn)品可耐受高溫、高濕等苛刻環(huán)境條件，并且在戶(hù)外光、熱綜合環(huán)境作用下，同樣具有優(yōu)異的長(cháng)期穩定性及可靠性。

 

戶(hù)外實(shí)證是對光伏產(chǎn)品進(jìn)行穩定性與可靠性檢驗的最直接手段。極電光能去年3月搭建了鈣鈦礦戶(hù)外實(shí)證電站，目前已運行了13個(gè)月。運行期間對組件功率進(jìn)行定期測試，結果顯示，組件功率沒(méi)有衰減，反而略有提升。
 

 

極電光能鈣鈦礦組件戶(hù)外電站運行13個(gè)月無(wú)衰減

 

鈣鈦礦組件壽命到底能不能達到25年或者更長(cháng)？實(shí)際上，學(xué)界已有很多的實(shí)驗數據的為這一問(wèn)題做出了解答。比如，2022年，Science上發(fā)表了一篇關(guān)于鈣鈦礦電池穩定性的文章（Z.Zhaoetal,Science,10.1126/science.abn5679(2022）。作者通過(guò)界面鈍化等手段提升鈣鈦礦太陽(yáng)電池的穩定性，并對鈣鈦礦太陽(yáng)電池在35-110°C、65%相對濕度、1200W/m2的輻照下（1.2sun/35-110°C/65%RH）進(jìn)行加速老化。結果顯示，當溫度為35°C時(shí)，老化3531小時(shí)后無(wú)任何衰退；隨著(zhù)老化溫度的升高，可以觀(guān)察到電池效率的衰減，溫度越高衰減越快。當溫度為110°C時(shí)老化2100小時(shí)，效率衰退20%（如下圖所示）。下圖同時(shí)展示了不同老化溫度下，功率保持80%的時(shí)間（T80壽命）。
 

 
 

文獻報道的鈣鈦礦太陽(yáng)電池在光/濕/熱聯(lián)合作用下的衰減曲線(xiàn)和T80壽命

 

根據上述數據，可以推算出鈣鈦礦組件在戶(hù)外實(shí)際應用時(shí)的壽命。在喀什地區光伏組件在戶(hù)外電站上全年的工作溫度（即有光照時(shí)段的組件溫度）在0-45°C之間，絕大部分在35°C以下?？紤]到喀什地區年輻照量約為1850kWh/m2，那么可以推算出，鈣鈦礦電池如果全年工作在35°C，其T80=51,000小時(shí)，相當于51000×1.2/1800=33年壽命。由此可見(jiàn)，大面積鈣鈦礦組件產(chǎn)品壽命達到甚至超過(guò)25年是可以實(shí)現的。

 

為持續提升鈣鈦礦組件穩定性，極電光能開(kāi)發(fā)了“四位一體”的穩定性成套解決方案。首先通過(guò)調控鈣鈦礦結晶過(guò)程和添加劑/鈍化劑，降低材料中的缺陷密度、抑制光熱作用下Pb-I鍵的破壞、錨定易遷移的離子，從而有效降低可遷移離子數量并阻止離子遷移；其次，通過(guò)開(kāi)發(fā)能級更匹配的功能層以及界面緩沖層材料，抑制界面缺陷及復合，進(jìn)一步阻止離子的遷移，尤其是杜絕離子跨膜層遷移；再次，開(kāi)發(fā)了功能膜層無(wú)損沉積技術(shù)，做到在鈣鈦礦膜層上制備其它膜層時(shí)，不對下面的各膜層造成損害；最后開(kāi)發(fā)激光修復技術(shù)，鈍化激光劃刻熱效應形成的新缺陷。上述四項技術(shù)綜合應用，有效提升了組件的長(cháng)期穩定性與可靠性。

 

綜上，極電光能通過(guò)不斷地技術(shù)進(jìn)步，使得組件的穩定性持續提升。同時(shí)，搭建了基于IEC標準、ISOS標準、及戶(hù)外實(shí)證等“三維一體”的長(cháng)期穩定性測試驗證體系，為鈣鈦礦組件的商業(yè)化展開(kāi)了大量開(kāi)拓性工作。

 

作為一家致力于鈣鈦礦技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的高科技企業(yè)，極電光能一直注重技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新，持續推進(jìn)科技成果的轉化應用。未來(lái)將繼續秉持“奮斗、創(chuàng )新、共贏(yíng)”的核心價(jià)值理念，持續加強產(chǎn)品力打造，以更優(yōu)質(zhì)的鈣鈦礦光伏產(chǎn)品助推能源的可持續發(fā)展。