<em>In Situ</em> Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se<sub>2</sub> Solar Cells

Mirjam Theelen; Klaas Bakker; Henk Steijvers; Stefan Roest; Peter Hielkema; Nicolas Barreau; Erik Haverkamp

doi:10.3791/55897

JoVE Journal > Engineering

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Engineering

בחיי עיר פיקוח על הפגיעה בביצועים מואצת של תאים סולריים מודולים: חקר מקרה של תאים סולריים₂ Se Cu (ב, Ga)

Published: October 03, 2018

doi:

10.3791/55897

Mirjam Theelen¹, Klaas Bakker¹, Henk Steijvers¹, Stefan Roest², Peter Hielkema³, Nicolas Barreau⁴, Erik Haverkamp^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

כיוונוני ‘בדיקת המאמץ משולבים עם מדידת בחיי עיר’ שני, אשר מאפשרים ניטור בזמן אמת של השפלה מואצת של תאים סולריים ומודולים, תוכנן, נבנה. כיוונונים אלה מאפשרים את השימוש בו זמנית לחות, טמפרטורה, הטיות חשמל, תאורה עצמאי נשלט גורמי הלחץ. את הכיוונונים וניסויים שונים להורג מוצגים.

Abstract

עלות levelized החשמל (LCOE) של מערכות פוטו-וולטאיות (PV) נקבע על ידי, בין היתר, המהימנות מודול PV. חיזוי טובה יותר של מנגנוני השפלה ומניעה של מודול שדה כשל יכולים אפוא להקטין את סיכוני השקעות וכן להגדיל את התשואה חשמל. רמת ידע משופרת יכול מסיבות אלה באופן משמעותי להקטין את העלויות של חשמל PV.

כדאי להבין, למזער את ההשפלה של מודולי PV, מנגנוני השפלה המתרחשים והתנאים צריך להיות מזוהה. הדבר יתרחש רצוי תחת לחצים משולב, מאז מודולים בשדה נחשפים בו זמנית גם גורמים מרובים. לכן, שני ‘בשילוב בדיקת המאמץ עם מדידת בחיי עיר’ setups כבר תוכנן, נבנה. כיוונונים אלה מאפשר שימוש בו-זמני של לחות, טמפרטורה, תאורה, חשמל הטיות כגורמים מתח מבוקרת באופן עצמאי על תאים סולריים, minimodules. הכיוונונים מאפשרות גם ניטור בזמן אמת של תכונות חשמליות הדוגמאות הללו. פרוטוקול זה מציג כיוונונים אלה ומתאר את האפשרויות ניסיוני. יתר על כן, התוצאות המתקבלות עם setups אלה מוצגים: דוגמאות שונות לגבי ההשפעה של תנאי התצהיר והשפלה על היציבות של סרט דק Cu (ב, Ga) Se₂ (סיגריות), כמו גם Cu₂ZnSnSe₄ (CZTS) תאים סולריים מתוארים. תוצאות על התלות בטמפרטורה של תאים סולריים סיגריות גם מוצגים.

Introduction

מערכות PV נחשבים חסכוניים צורה של אנרגיה מתחדשת. מודולי PV מייצג הליבה של מערכות PV אלה ו נמכרים בדרך כלל עם ערבות ביצועים של מעל 25 שנים (למשל, מקסימום יעילות 20% הפסד לאחר תקופה זו)¹. זה הכרחי באמון הצרכנים ומשקיעים ערובות אלו הם נפגשו. התשואה חשמל ולכן יהיה כמו יציב וגבוה ככל האפשר לפחות משך החיים של מודול הרצוי. זה צריך להיות מנוהלים על ידי הפחתת השפלה איטי אך קבוע² והן כשלים בלתי צפויים מודול מוקדמת, אשר, לדוגמה יכול להתרחש עקב טעויות בייצור. דוגמאות של כשלים מודול שנצפה בשדה הם פוטנציאל Induced השפלה (PID)³ ו אור Induced השפלה (מכסה)⁴ למודולים סיליקון גבישי או מים קורוזיה המושרה סיגריות מודולים⁵^,⁶ ^, ⁷ ^, ⁸. על מנת למנוע חיים שלמים שדה מופחתת של מודולי PV, השפלה מנגנונים כדאי לכן להיות מזוהה, ממוזער.

שיפור ההבנה של מנגנונים השפלה המתרחשים PV תאים או מודולים יעזרו גם כדי להוריד את עלויות הייצור מודול PV: במקרים רבים, חומרי הגנה נגד לחצים סביבתיים הם הציגו במודולים להציע את אורך החיים מובטחת. זה דוגמה true עבור מודולים גמיש סרט דק, כמו סיגריות, המכילים מכשול יקר כדי למנוע מים ingression. כל החומרים החבילה במודולים כזה יכול להפוך עד ל-70% מעלויות מודול. חומרים מגן אלה הם לעתים קרובות dimensioned יתר על המידה כדי להיות בטוח לקבל את אורך החיים הנדרשים: יותר ידע על המנגנונים השפלה לכן יכול לגרום לתאי שמש יותר מהותי יציב וצפוי באופן מדויק יותר. הבנה טובה יותר על היציבות לטווח ארוך של המודול ומרכיבים שלה לכן סביר למנוע יתר קביעת ממדים ולאפשר עלויות מופחתות לחומרים אלה מגן.

כדי לתת אומדן כללי של מודול אמינות, תאים סולריים ומודולים בימים אלו שנבדקו הינם מוסמך על ידי בדיקות שלמים מואצת (ALT)⁹. הבדיקות הכשרה מעמיקה ביותר מוגדרים על-ידי בדיקות 61215 הבינלאומי אלקטרוטכניים הנציבות (חברת החשמל)¹⁰, אשר נותן החלטות “go/לא ללכת” על יציבותו של מודולי PV. עם זאת, Osterwald. et al. ¹¹ חשף כי תוצאה חיובית של הבדיקות חברת החשמל לא תמיד לציין המודול PV יכול לעמוד בתנאים חוצות שנים 25 או יותר. מוגבלת זו הקורלציה בין השדה לבין המעבדה בדיקות הודגם להיות נכון במיוחד עבור מודולים סרט דק חדש יחסית¹².

בדיקות אלה לא תשואה תובנה המנגנונים השפלה (‘אילו תהליכים ו/או אילו לחצים להוביל מודול איטי הנצפה השפלה או לכישלון מודול מהירה?”). יתר על כן, בדיקות אלה, אשר כיום מבוססים על גורמי הלחץ יחידה או כפולה (לדוגמה לחץ מכני, או בשילוב טמפרטורה ולחות) ניתן בהחלט לא לדמות התנהגות השדה באופן אמין, מאז מודולי PV בשדה הם נושא עם המון בשילוב לחצים (לדוגמה: טמפרטורה, לחות, רוח, שלג, תאורה, אבק, חול, מים). לחצים אלה יכול גם להשתנות לפי אזור האקלים: בעוד במדבר, טמפרטורה, תאורה הם גורמים מתח חשוב סביר; באקלים מתון, השפעת לדוגמה לחות יכול להיות גם מאוד חשוב. כדי לדמות את השפלה וכישלונות הסוגר באקלים שונים, שילובים שונים של לחצים מרובות נדרשים ובכך. כתוצאה מכך, חשיפה מדגיש מרובים בו זמנית חשוב מאוד לקבל את הערכה טובה של אמינות מודול באקלים מסוים ולאחר בדיקות מאמץ משולב וכך צריך להיות חלק של בדיקות מעבדה.

לפיכך מוצע כמותיים להבנת המנגנונים השפלה המתרחשים בתנאים משולב מתח צריך להשתפר. באופן אידיאלי, צריך גם לאסוף מידע אודות תא פוטו-וולטאי או מודול במהלך בדיקות אלו, כדי לאפשר זיהוי של המכשיר שינויים במהלך החשיפה. לכן, יש תוכנן ואנו נבנה שני כיוונוני המאפשרים חשיפה סימולטני לחות, טמפרטורה (גבוהות), הטיות חשמל, תאורה. ב כיוונונים אלה, חומרת לחצים אלה ניתן גם לכוונן, בהתאם למטרה של ניסוי. בנוסף, מאפשר ההארה בחיי עיר ניטור של PV התקנים (איור 1)¹³^,¹⁴^,¹⁵^,¹⁶^,¹⁷^,¹⁸^, ¹⁹ ^, ²⁰. סוגים אלה של בדיקות תיקרא ‘מבחני מאמץ משולבים עם מדידות בחיי עיר’ (CSI). ב פרוטוקול זה, שני כיוונוני השפלה היברידית, בשם ‘CSI 1’ ו- ‘CSI 2’, יוצגו. מחקרים רבים, מכוון לשיפור ההבנה של הביצועים והשפלות של במיוחד סרט דק סיגריות תאים סולריים, הוצאו להורג עם setups אלה. מבחר של יציבות טמפרטורה תלות התוצאות המתקבלות על תאים סולריים unpackaged של סיגריות, CZTS מוצגים. מידע נוסף ניתן למצוא גם²¹^,²².

איור 1 : הגדרת ‘מתח בשילוב בדיקות עם מדידות בחיי עיר’ . משמאל: סקירה סכמטי של מלכודת CSI כולל בשיטת המדידה. האמצעי וימינה: צילום של כיוונונים CSI (אקלים צ’יימברס פלוס סימולטורים שמש, מערכות מדידה לא מתואר, כיוונוני יש גדלים שונים). התיכון הוא CSI1, נכון הוא CSI2. איור זה השתנה מ¹⁹^,³⁰. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Protocol

הערה: סעיפים 1 ו- 3 הם ספציפיים לניסויים השפלה של סיגריות, CZTS תאים סולריים באמצעות הליך זה, אך כל סוגים אחרים של תאים סולריים (למשל, perovskites, PV אורגני ו סיליקון גבישי) או ייבדק עם setups אלה. יצוין, כי כל סוג ההתקן, גאומטריה, בעל מדגם צריך להיות מתוכנן. אלה מחזיקי צריך נירוסטה אנשי קשר כדי למנוע השפלה קשר, מאז זה יטשטש את ההשפעות של המכשיר השפלה. יתר על כן, מומלץ ליצור קשר עם דגימות בתצורת ארבע נקודות בדיקה, כדי למנוע את המדידה של התוצאות של אנשי קשר מאוכלת או חוטים במערכת מדידה. 1. הכנת תאים סולריים סיגריות שימוש בכפפות בכל השלבים של הפרוטוקול בעת טיפול תאים סולריים: להגן מפני איתני הטבע רעיל, אך גם למנוע בתצהיר של חומרים לא רצויים, כמו מטבח מלח (NaCl), על הדגימות. לחתוך 1 מ”מ x 100 מ”מ x 100 מ”מ סודה לימון (. סיג) זכוכית מדגם ארבע 100 מ”מ x 25 מ”מ רצועות מלבניות עם עט זכוכית קאטר או יהלום לשם הכנת מצעים המתאימים. מקם את הדגימה. סיג coater לרעוד. להוציא. להפקיד את 0.5 מיקרומטר מוליבדן עבה קשר בחזרה על ידי זרם ישר (DC) sputtering בטמפרטורת החדר על מצעים זכוכית23. לבחור בין רצפים מחסנית שונים, לרבות שכבה אחת, bilayer ערימה מרובי. לדוגמה, הפקדת bilayer עם ראשוני גבוה התזה בלחץ (למשל, mbar 0.03 נקודות) ואחריו התחתון המלהגים לחץ (למשל, 0.003 mbar)-הכוח צפיפויות של 1-5 W/cm2. להכין פתרון איכול של 1 מ’ NaOH ו 0.3 M K3Fe(CN)624. Electrochemically לחרוט פס 6 מ מ של מוליבדן משם להפקיד איש קשר אחורי סולידיות.הערה: בדרך זו, תא השמש כולל אזור מוגדר היטב, ללא אזורים תא פוטו-וולטאי מכוסה על ידי אנשי הקשר זהב, אשר עשוי לתרום עדיין חלקית הפרמטרים חשמל. מקם את הדגימה בתוך תא ואקום, להפקיד שכבה בולם מיקרומטר 2 סיגריות עבה על ידי תהליך coevaporation תחת נחושת, אינדיום, גליום, סלניום אווירה25. לדוגמה, השתמש סובסטרט טיפוסיים טמפרטורות של 550 עד 600 מעלות צלזיוס ופעל את התצהיר התלת-שלבי התהליך, הראשון ויוצרים (ב, Ga)2Se3 על ידי אידוי של אינדיום גליום, סלניום, ואחריו את היווצרות סיגריות עשיר נחושת תופיפצה התוספת של כמויות גדולות של נחושת. בטל את המאייד נחושת כדי ליצור את בולם סיגריות מסכן נחושת נדרשת בשלב השלישי. לחלופין, השתמש תצהיר בשני שלבים-לחץ אטמוספירי עבור תהליך בעלות נמוכה. לבצע CuInGa התצהיר, באמצעות ואקום לציפוי ידי ריסוס או באמצעות התצהיר אלקטרוכימי לחץ אטמוספירי. ללכת על-ידי selenization תחת האווירה סלניום אלמנטלים26 בתנור selenization חגורה נעה. למקם את הדגימה באמבט כימי, להפקיד את המאגר תקליטורים מאת תצהיר”אמבט כימי” (המע ר) תהליך עם עובי של 50 nm27. בדרך כלל משתמשים פתרון בסיס מים של NH4OH, CdSO4ו thiourea (NH2CSNH2) בטמפרטורה של ~ 70מעלות צלזיוס. למקם את הדגימה בכלי המלהגים, להפקיד את i-ZnO / ZnO:Al קשר קבלה על ידי גלי רדיו (RF) התזה של i-ZnO ומטרות ZnO:Al עם עוביים של בהתאמה 50 ננומטר, 800-1, 000 nm28. עבור i-ZnO שימוש שכבה של מטרה ZnO טהור ושימוש קרמיקה ZnO יעד עם 2% אל2O3 עבור השכבה ZnO:Al. השתמש התצהיר טמפרטורות בין טמפרטורת החדר ל- 200 מעלות צלזיוס. הימנע משימוש ברשת מתכת מוליך ב האלקטרודה העליון, כמו זה לא נעשה שימוש במודולים מסחרי. לכן, השתמש שכבה עבה יחסית ZnO:Al זו כדי לאפשר מספיק מוליכות בתאים אלה המחקים עיצוב מודול. בזהירות לגרד משם פס של 14 מ מ (בצד הנגדי של החריטה בשלב 1.4) של תא סולארי עם סכין. על ידי עשיית שימוש ההבדל קשיות של השכבות, להסיר רק השכבות העליון (ZnO:Al / i-ZnO/תקליטורים/סיגריות) ולהשאיר את מוליבדן קשר חזרה ללא פגע. טופס תאים סולריים עם רוחב של 5 מ מ, דומה רוחב של תא במודול. הכנס את הדגימה המלהגים כלי זהב, לכסות אותו עם פס באמצע כמו מסכה, כך אין זהב הופקד על תא השמש. להפקיד זהב אנשי קשר של ~ בעובי 60 ננומטר על ידי התזה בטמפרטורת החדר על הקשר האחורי (מוליבדן) והן את איש הקשר הראשי (ZnO:Al) על מנת לאפשר פנייה אל התאים.הערה: השימוש של איש קשר של מתכת אצילה מאפשר חשיפה לטווח ארוך של הדגימות בתנאים קשים ללא השפלה של אנשי הקשר, כך שניתן יהיה לחקור את ההשפלה תא. חותכים את הרצועות עם לחיתוך זכוכית או עט יהלום דגימות רחב 7 מ מ, עכשיו יש משטח תאים של ~ 7 מ מ x 5 מ מ, גודל סך של 7 מ”מ x 25 מ”מ (איור 2).הערה: ייצוג סכמטי של חתך הרוחב, כמו גם תמונת מיקרוסקופ תא מוצג באיור2. על הניסויים עם תאי השמש CZTS, הליך לעדות שונות של השכבה בולם פעיל (CZTS) כבר אחרי (בדומה הפניה29), בעוד כל שאר השכבות הופקדו בעקבות הליך אנלוגי. איור 2 : סיגריות לטעום עיצוב. (למעלה) ייצוג סכמטי של חתך הרוחב של סיגריות לדוגמה ו (למטה) תמונה מיקרוסקופ של סיגריות שנלקחה מלמעלה. דמות זו שונתה חלקית של הפניות14,30. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. 2. ניתוח של התאים הסולאריים לפני השפלה למדוד את באתרו לשעבר הנוכחית מתח (IV) הביצועים של התאים הסולאריים בתנאים מבחן סטנדרטי (STC, תאורה: 1000 W/m ² ואני 1.5, טמפרטורה: 25 ° C) בדיקה בתצורת ארבע נקודה כדי לקבוע את הפרמטרים חשמל עם אינפוזיה הבוחן. למדוד את היעילות הקוונטית חיצוניים (EQE) עבור המדויק צפיפות זרם של הגל תלויה ספיגת30,31 עם מלכודת ספקטרלי התגובה (SR) ולחשב את צפיפות הזרם המדויק. להקליט את מואר הנעילה הדמאה תרמית (עילית) מיפוי31 ו- מיפוי פוטולומיניסנציה (PL)31 עם הגדלה גדולה ולקחת תמונות (מיקרוסקופ) כדי לזהות פגמים חזותי, לרוחב. מקם את הדגימה תחת התקן עילית עם גלאי חום עם עדשה 15 מיקרומטר בהגדלה, מקור תאורה אינפרא-אדום. להאיר את הדגימה ולהקליט את הפרש הטמפרטורה כדי לזהות את המקומות מחוממים מרחבית. מקם את הדגימה תחת מלכודת PL המיפוי כדי לקבל תמונה פוטולומיניסנציה המרחבי. השתמש מקור מתח גבוה אור LED תאורה ומצלמת CCD לגילוי נתונים.הערה: דוגמאות ניתן למצוא הפניות15,16,20,30. בחר מספר של תאים סולריים עבור הניסוי השפלה, תוך הצבת את שאר הדגימות הכפפות ארגון כהפניה. בחר קבוצת תאים סולריים מעורב הפניה וכן דוגמאות ניסיוני, אז כל הבדל בתוך השקופיות מלאה (למשל הדרגתיים בהרכב) נמצאים לחומרת אותו להציג הדגימות ניסוי ועיון.הערה: למשל משמעות כי תאים עם עמדות 1, 3, 4, 5, 7 ו- 8 בשקופיות הם תאים ניסיוני, ואילו תפקידים 2 ו- 6 תאים הפניה. 3. המיקום של תאי השמש לתוך הדגימה מחזיקי המקום התאים הסולאריים מדגם מחזיקי לא הטילה בכל צל על התאים וגורמים קשר בין קבלה זהב, הקשר האחורי לבין מדידה סיכות.הערה: בעלי הדגימה נועדו במיוחד לעמוד בתנאים הקשים של במהלך הבדיקות האקלים. יתר על כן, הם בנויים מחומרים רק מוגבל outgassing. במקום בעלי מדגם על המדף מדגם בתוך הגדרת CSI, אשר מאפשרים קשר חשמלי בין התאים הסולאריים בכלי המדידה בחוץ ההתקנה. במקום המדף מדגם על המיקום ייעודי, איפה היא תהיה מוארת על ידי האמרי 1.5 אור מקור.הערה: מקור האור מפרטים הם כדלקמן. CSI1: 40 ס”מ על 40 ס”מ באזור, 1000 W/m2, באא מכויל תאורה; CSI2: 100 x 100 ס מ2 אזור, 1000 W/m2, תאורה AAA מכויל, ולידציות לפי IEC60904-9:200732. 4. ביצוע הניסוי השפלה . הפעילי את סימולטור שמש, ציוד מדידה, תא האקלים ומחשב תוכנית המחשב מדידה, אשר שולטת על סימולטור שמש, חשמל הטיות והגדרות האקלים קאמרית. הגדר את טווח מתח, מתח צעדים, רצף המדידה ושעת בין המדידות בתוכנה המדידה הרביעי ולאחר להגדיר טמפרטורה, לחות, מתח הסטייה ופרופילים תאורה בתוכנה.הערה: תן תוכנה זו לנווט את המידות במהלך הניסוי מלאה. עבור הגדרות אופייניות עבור המדידות הרביעי, להשתמש מתח טווח-0.2 V +1.0 V 120 שלבים (0.01 V/שלב). שימו לב כי ברוב המקרים, המערכת נחליף בין המדידות הרביעי של כל הדגימות ואת ההפסקות של 5 דקות. ייצוב הטמפרטורה של החדר האקלים, התאים הסולאריים בכיוונון. להתבונן הטמפרטורה מדגם של התוכנה.הערה: טמפרטורה אופיינית עבור תאי השמש היא 25 ° C, אשר הטמפרטורה של STC. מאז ההארה מחממת את הדגימות, הטמפרטורה הדגימה היא תמיד גבוה יותר מאשר תא שמסביב. טיפוסי המוצא בטמפרטורות החדר האקלים הם-10 ° C מעלות +5 (+ 5 ° C קאמרית טמפרטורה יכול להוביל למשל סיגריות לדוגמה בטמפרטורה של 25 º C). אם עיצובים לדוגמה או קומפוזיציות אחרים נבחרו, אחרים בטמפרטורות החדר יכול להידרש לקבל 25 ° C לדוגמה טמפרטורה. מחממים תא האקלים באיטיות עד שהוא מגיע 85 ° C, לדוגמה-0.1-0.3 ° C/מינימלית לקרוא את טמפרטורת החדר מהמחשב קאמרית האקלים ולקרוא את הטמפרטורה מדגם מתוך התוכנה.הערה: דוגמאות טיפוסיות יורדות הטמפרטורות אז בין 100 ° C ל- 110 מעלות צלזיוס כאשר התא הוא 85 מעלות צלזיוס. ערכים אלה משתנות בין דגימות, והם מושפעים במיוחד את סוג המצע, העיצוב בעל מדגם, החומריים תא השמש עצמה. בשלב זה, התאים הם בתנאים מעגל כאשר הם לא נמדדים, אלא אם צוין אחרת במפורש. אם ההשפעה של כל הטיה מתח פנימי בשלב חימום ייכללו, ההארה ניתן גם בשלב זה. עבור CSI1, לצרף צמד תרמי בודדים כל תאים בודדים כדי למדוד את הטמפרטורה שלהם, בעוד CSI2 שימוש 15 ייעוד שונה עבור 32 דגימות. להקליט ולהתחבר הטמפרטורות בודדים. באופן אוטומטי למדוד את עקומות מתח הנוכחי של תאים סולאריים אחד במהלך החימום, מה שאומר שהם אינם נקבעים כל 0.5 עד מספר דקות, בהתאם למספר דוגמאות. לבחון את הפרמטרים חשמל בתוכנה. חישוב הפרמטרים חשמל העקומות מתח הנוכחי. תמיד לקבוע את יעילות, מתח במעגל פתוח, צפיפות זרם קצר חשמלי, במקדם המילוי, סדרת ההתנגדות, ולעודד ההתנגדות. לקבוע את התנגדויות מן המדרונות בקצה של עקומות מתח הנוכחי. אם יש צורך, גם לקבוע את ideality פקטור, צפיפות זרם רוויה, צפיפות זרם תמונה על-ידי הזזת עם אחד-דיודה דגם14.הערה: עם זאת, שימו לב כי הליכים אלה התאמה יחסית אמין עבור תאים סולריים מפורק אשר לא מתנהגת כמו דיודה אידיאלית. היעילות נמדדת על ידי טמפרטורות גבוהות אלו יהיה נמוך יותר מתחת של STC, אשר מוצגת בעיקר בירידה ברמת מתח במעגל פתוח13. להפעיל את הלחות בבית הבליעה האקלים, הגדרה רגילה לחות יחסית (RH) של 85%. זהו בדרך כלל נקודת ההתחלה של הניסוי (t = 0 h). לבחון את RH מהמחשב קאמרית האקלים.הערה: הלחות היחסית מדגם בפועל הוא נמוך יותר מאשר הערך קבע. זה נגרם עקב העובדה כי הטמפרטורה מדגם הוא גבוה יותר מאשר 85 ° C, ואילו הלחות האבסולוטית היא זהה: מאז הלחות היחסית היא פונקציה של הטמפרטורה, ערך זה הוא נמוך מ 85% לחות יחסית33. יוצאים הדגימות ב הכיוונונים CSI 100s כדי 1,000s של שעות, בעוד מדידת העקומות מתח הנוכחי. למדוד את עקומות כל 5-10 דקות, אבל להשתנות זה לפי דרישה. לבחון את הפרמטרים חשמל בתוכנה. הזמן הנותר, שומרים את הדגימות גם בתנאים מעגל (תנאים סטנדרטיים) או להציב אותם הטיות חשמל שונים עם השימוש של מטענים חשמליים, שונים, מ-20 V כדי +20 V. במקרה שינוי של הטיה חשמלי נדרש במהלך הניסוי, לשנות את ערך קבוע בתוכנת מעקב.הערה: ההגדרות ‘תקן’ הן נקודת כוח מרבי (MPP) תנאים (הפעולה של מתח חשמלי הנוכחי של תא סולארי), קצר חשמלי תנאים והתנאים עם מתח שלילי מוגבלת. השתמש האחרון כדי לדמות הצללה חלקית מודול. כדי ללמוד עוד אודות דגימות לאחר פעמים חשיפה שונים, הסר מספר מצומצם של דוגמאות ב בעלי הדגימה ההתקנה לפני האחרים. ביצוע זה בתאורה, בצורה מאוד מהירה כדי למזער את ההשפעה על הדגימות הנותרים. זה אפשרי באופן טבעי רק עבור מדגמים קטנים. בסוף הניסוי, מגניב לחדר עד לטמפרטורת החדר באיטיות תוך כמה שעות ולהסיר את הדגימות יחד עם מחזיקי מדגם שלהם. להתבונן הטמפרטורה מהמחשב קאמרית האקלים.הערה: אפשרי גם להשתמש בעוצמות אור אחרים (למשל, 800 W/m2 או אור אולטרה סגול), בעת הלחות, טמפרטורה יכולים באופן טבעי גם להיות מגוונים. במקרה הזה, הפרמטרים חשמל שהושג אמור להיפתר על עוצמת האור שונה. זה היה ציין כי לא צפויים שינויים בפרמטרים חשמל התרחשה כאשר תאים סולריים סיגריות היו זמן קצר (למשל, 15 דקות) לא מואר (ו מחומם על ידי מקור תאורה). אם אפקט זה אינה מטרת המחקר, מומלץ להשאיר התאורה ללא הרף14. 5. ניתוח הושפל ונפגע מפנות לתאים מגרש הפיתוח של הפרמטרים חשמלי כפונקציה של זמן החשיפה כיוונונים השפלה. לחזור על המדידות באתרו לשעבר הרביעי של תאים סולאריים מפורק ישירות לאחר הדגימות יוסרו את הכיוונונים כדי להשיג את הפרמטרים חשמל-STC. לחזור על המדידות יעילות קוונטית חיצוני כדי להפוך את צפיפות זרם המדויק תלוי באורך הגל הקליטה. להקליט שוב את המיפוי מואר הדמאה הנעילה תרמית ומיפוי פוטולומיניסנציה, לצלם תמונות (מיקרוסקופ) כדי לזהות כל שינוי חזותי, לרוחב פגמים. השתמש באותן ההגדרות כמו לפני השפלה. להשתמש טכניקות ניתוח אחרות, כמו (חתך) רנטגן ואנליזת לסרוק בעזרת מיקרוסקופ אלקטרון-אנרגיה ספקטרוסקופיה (SEM-EDX)31, קרני רנטגן (XRD)31, יון ספקטרוסקופיית מסה המשני (סימס)31טמפרטורה תלויות מתח הנוכחי (IV(T))31 כדי לזהות את מנגנוני כשל. ביצוע ניתוחים אלה הרסנית על שניהם השפיל וצור הפניה דוגמאות כדי לבחון את השינויים עקב חשיפה בכיוונונים CSI. 6. ההגדרה של מנגנונים השפלה, מצבי לשלב את כל הנתונים כדי להגדיר השפלה מנגנונים והשפעתם על יציבות לטווח ארוך של תאים סולריים או מודולים.

Representative Results

הכיוונונים CSI שימשו למגוון רחב של ניסויים. ניסויים התמקדו שניהם ההשפעה על תא או מודול הרכב ואת עיצוב, כמו גם על השפעת התנאים השפלה. כמה דוגמאות בפיתוח של הפרמטרים חשמל מוצגים האיורים הבאים. מידות איור 3, 5 איור, איור 6ו איור 7 נלקחו ב- CSI1, ואילו באיור 4 הושג ב- CSI2. דמויות אלה, זה נבחר כדי לתאר את יעילות המכשיר, המתח במעגל פתוח או ההתנגדות דלף, אלא פרמטרים אחרים באופן טבעי גם ניתן להתוות. איור 3 ו- 4 איור להציג את השפעת התנאים השפלה על יציבות של תאים סולריים סיגריות אלקלי-עשיר ללא מחסום לחות או כל חומר אחר החבילה. איור 3 מראה כי תאים אלה לבזות כאשר הם נחשפים תאורה, חום, לחות, ובעוד הם כמעט יציב בהעדר לחות. אפשרות זו מציינת כי תאים סולריים או אנלוגי מודולים אלה עשוי להיות יציבה לגמרי כשהוא ארוז היטב נגד לחות15. חומרי אריזה פוטנציאליים כוללים באופן טבעי זכוכית, אלא גם המחסומים גמיש, אשר לעיתים קרובות מבוססים על ערימות ריבוי אורגני-אורגניים15. בניסויים בעתיד, האפשרויות הללו גם ייבדק. תוצאות אלו מעידות כי חבילת חומר זה לא יהיה הכרחי באקלים חם ויבש. איור 4 השפעתם של מתח הסטייה כאשר הם נחשפים חום לח בתוספת תאורה: אלה תוצאות ראשוניות עולה כי שלילי מתח נמוך (-0.5 V, עקומות אפור) סביר יש השפעה שלילית יותר על יציבות יותר לקצר, מעגל פתוח, MPP תנאים18. איור 3 : השפעת הלחות על יציבות תא פוטו-וולטאי סיגריות. הפיתוח של יעילות תאים סולריים סיגריות unpackaged כפונקציה של חשיפה זמן תאורה בתוספת חום (אדום) יבש, חום לח (כחול) שצולמו בטמפרטורות גבוהות. כל שורה מייצגת אחד תא פוטו-וולטאי. איור זה השתנה בין התייחסות15. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 4 : השפעתה של עומסי החשמל על יציבות תא פוטו-וולטאי סיגריות. האבולוציה של היעילות של תאים unpackaged כפונקציה של הזמן-מתחים שונים פלוס חום לח, תאורה. אפור, כחול, ירוק ואדום עקומות להצביע על חשיפה -0.5 V, 0 V, ~ VMPP, מעגל פתוח תנאים, בהתאמה. פרמטרים אלה מתקבלים בטמפרטורות גבוהות, ואילו היעילות בטמפרטורת החדר בסביבות 50% גבוה יותר. כל שורה מייצגת אחד תא פוטו-וולטאי. איור זה השתנה מ הפניה18. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. בשל החימום איטי (0.1-0.3 ° C/min) במהלך השלב חימום המדידות בזמן אמת, כיוונונים אלה לאפשר באופן אוטומטי גם הקביעה של התלות בטמפרטורה של תאים סולריים. איור 5 מציג את התלות של המתחים במעגל פתוח כפי שהתקבל מן העקומות חימום לפני ניסויים השפלה. גרף זה מראה כי קיימים הבדלים בין מעגל מתח (Voc) טמפרטורה תלות של תאים סולריים סיגריות שונות, ואילו פרמטרים נוספים כמו ההתנגדות סדרת את מעגל קצר הנוכחי (לא מתואר) התצוגה גדול עוד יותר הבדלים בין תאים. הפיתוח של פרמטרים אחרים ניתן למצוא התייחסות34. איור 5 : טמפרטורה תלות של תאים סולריים סיגריות. תלות טמפרטורה של המתח במעגל פתוח (Voc) של שני תאים סולריים unpackaged של סיגריות. הצבעים מצביעים על עיצובים שונים תא פוטו-וולטאי: הריבועים הכחולים מייצגים דוגמאות עם ההליך תא עיצוב, התצהיר כמתואר לעיל. העיגולים האדומים מצביעים שאינו ארוז סיגריות תא סולארי על רדיד פוליאימיד עם בולמי להפקיד עם יון-קרן בסיוע coevaporation. כל שורה מייצגת אחד תא פוטו-וולטאי. דמות זו שונתה מן ההפניה34. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 6 מראה כי הבדלים קטנים בהרכב של תאים סולריים יכולים להיות השפעה גדולה על יציבות המכשיר. ניסוי זה הוכיח שיש דוגמאות אלקלי-עשיר המכיל כמויות גדולות של נתרן ואשלגן של יעילות הראשונית גבוהה יותר, אבל הם גם יורד במהירות רבה יותר. מצד שני, כמעט יציב תאים סולריים unpackaged שהכיל רק כמויות קטנות של אלקלי-אלמנטים (דוגמאות “אלקלי-עניים”) היו גם הפיק. תאים סולאריים אלה היו ובכך כמעט ממהותם יציבים ולא היה צורך חומר מגן. על סמך מידע זה בשילוב עם תוצאות ניתוח באתרו לשעבר , המנגנונים העיקריים השפלה לדוגמאות האלה יכול להיות מזוהה: זה היה ציין כי הכוח המניע העיקרי מאחורי היעילות-האובדן של הדגימות אלקלי-עשיר היה ירידה חדה ב עיתוק רכבות ההתנגדות16. ניתוח מעמיק של המאפיינים של תאים אלה מוצגים כי ההגירה של אלקלי-רכיבים, ליתר דיוק נתרן, נראה כי ירידה זו. מידע נוסף מוצג הפניות16,20. בשלבים מאוחרים יותר של מחקר זה במטרה לפתח תאים סולריים עם היציבות של הדגימות אלקלי-עניים, ואת היעילות הראשונית גבוהה של הדגימות אלקלי-עשיר. איור 6 : השפעת אלקלי-התוכן על יציבות תא פוטו-וולטאי סיגריות. האבולוציה של יעילות (משמאל), ההתנגדות המחלף (מימין) של שני סוגים של תאים סולריים סיגריות unpackaged, נחשפים חום לח בתוספת תאורה. הקווים ורוד וסגול מייצגים הדגימות אלקלי-עני, ואילו הקווים הכחולים מייצגים את הדגימות אלקלי-עשיר. הערכים התקבלו בטמפרטורות גבוהות, ואילו יעילות בטמפרטורת החדר הם 30-80% גבוה יותר. כל שורה מייצגת אחד תא פוטו-וולטאי. איור זה השתנה מ הפניה16. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. דוגמה אחרונה מתמקד דוגמאות שונות של CZTS19. איור 7 מראה כי סוגים שונים של תאים סולריים unpackaged להדגים התנהגות הרביעי שונה תחת חום לח בתוספת תאורה. יצוין, כי תאים אלה אינם תאים סולריים אידיאלית, כך הגדלת יעילות ומתח כפי שהוא מוצג באיור זה הוא כנראה לא נציג עבור תאים סולריים CZTS באופן כללי, ניתן למצוא הסבר להתנהגות זו. מחקרים נוספים שעליך לבצע כדי לתת הצהרות אמין על היציבות של תאים אלה. איור 7 : CZTS תאים סולאריים נחשפים חום לח בתוספת תאורה. התפתחות מעגל מנורמל מתח ואת היעילות של ארבעה סוגים של הלא אופטימיזציה תאים סולריים CZTS unpackaged כפונקציה של הזמן, נחשפים חום לח בתוספת תאורה נלקח בטמפרטורות גבוהות. כל צבע מתארת סוג שונה של תא פוטו-וולטאי CZTS. כל שורה מייצגת אחד תא פוטו-וולטאי. איור זה השתנה בין התייחסות19. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Discussion

יש שני כיוונוני CSI עבור ניטור בזמן אמת פרמטרים חשמליים של תאים סולריים ומודולים תוכנן, נבנה. הגדרות אלה מאפשרות חשיפה סימולטני חום לח, תאורה, חשמל הטיות, בעוד גם בחיי עיר קביעת הפרמטרים הרביעי של התקנים PV. כיוונונים אלה שימשו כדי לחקור את השפעת לחצים סביבתיים (, תאורה, הטיות חשמל, חום ולחות) כמו גם הרכב התא או מודול על יציבות ארוכת טווח של תאים סולריים unpackaged. איור 3 איור 4, איור 5, 6 איור, איור 7 להציג מבחר של התוצאות המתקבלות עם setups אלה.

תוצאות יציבות (איור 3, 4 איור, איור 6ו איור 7) מן המחקרים שהוצגו יש לטפל תמיד בזהירות: על מנת להפוך את התרגום ממחקרים אלה מודול ליציבות, האילוצים של כל בדיקות מואצת שלמים על יציבותו של התקנים PV (כולל מחקר זה) צריכים להילקח בחשבון. אילוצים אלה נגרמים על ידי העובדה כי התנאים במעבדה נועדו לזהות במהירות את מנגנוני השפלה, בעוד כמה מנגנונים השפלה וייתכן שלא ניתן למצוא בשל הבחירה של הלחצים הלא נכון (חומרת). יתר על כן, התנאים שבחרת עלול גם להוביל השפלה מנגנונים כשלים הסוגר לא מתרחשים בשדה או להתרחש בתחום לפני או לאחר את מסגרת הזמן החזוי. בעוד לדוגמה עבור תנאי חום לח (85 °C/85% RH), ההנחה היא גורם התאוצה של 219, הפניה²⁵ הראה כי בקצב הזה הוא לרוב לא לינאריות, יכול להשתנות במודולים סיגריות בין 10 ל- 1,000, ועל מנגנונים שונים השפלה.

כדי להעריך את תוקפו של התוצאות שהוצגו, ההבדלים החשובים בין המודול שדה הניסויים שהוצגו והחשיפה צריך להילקח בחשבון:

א תנאי מעבדה בשימוש חמורים יותר מאשר תנאי המגרש, וזו הדרישה מהותי בדיקות מואצת. יתר על כן, התנאים בניסויים אלה הם בעיקר קבועה, ואילו מודולים בשטח יהיו חשופים לתנאים המשתנים ללא הרף.

b. בניסויים שהוצגו, שימשו שאינו ארוז תאים סולריים. באופן טבעי, מכשול חומרים, חומרי איטום קצה לשחק תפקיד חשוב ליציבות המכשיר (במיוחד בתנאים לח). בנוסף, השפעת חומרים הקישוריות כימוס הוא גם מאוד חשוב, צריך לזנוח. . בהחלט, ניסויים עם מיני-מודולים הארוזה, מחוברים אפשריים גם בכיוונונים אלה.

ג תופיפצה התאורה, הניסויים המוצגים באיור 3, 5 איור, איור 6ו איור 7 הוצאו להורג בתנאים מעגל כאשר עקומות הרביעי לא נרשמו. עם זאת, מודולים אמורים לפעול בתנאים MPP, בעוד תאי עלול להיחשף גם הפוך הסטייה התנאים במקרה של מודול חלקית צל. איור 4 מראה כי רק מוגבלת ההבדלים בין MPP ותנאים מעגל נצפו בניסוי מסוים, אבל זה עשוי להיות שונה עבור תאים או תנאים אחרים.

ד. ההרכב של התאים הסולאריים סיגריות יש השפעה גדולה על יציבות לטווח ארוך. כך למשל ניתן למצוא דוגמאות של מחקרים על השפעת היצירה על היציבות הפניות¹⁶^,²⁰. מאז טיב ההשפעה של שינויים קטנים רבים במחסנית תא פוטו-וולטאי עדיין אינה מזוהה, השפלה עשויה להתרחש מהר יותר או לאט יותר מהצפוי.

הגורמים לעיל עולה כי מספר רב של מחקרים שלמים מואץ עם וריאציה תנאים השפלה ואת הרכב דגימת נדרש באמת לנבא ביצועים שדה מודול. יתר על כן, תוצאות אלו ולכן לשלבו עם מחקרים בתחום כדי לקבל תמונה מלאה על היציבות לטווח ארוך של מודולי PV.

עם זאת, אנו מציעים כי הכיוונונים שהוצגו במחקר זה הם שיפורים משמעותיים לעומת הבדיקות IEC תקן, כתוצאה חשיפה משולב מתח כמו גם בחיי עיר ניטור. מאפיינים אלה באופן משמעותי לשפר את הערך החזוי של ניסויים שלמים מואצת ולהגדיל את ההבנה שלנו של השפלה מנגנונים. היתרונות העיקריים ארבעה בהשוואה ‘רגיל’ (למשל, חברת החשמל 61215) בדיקות הן היכולות הבאות:

בדיקות א תחת חשיפה מדגיש משולב (כלומר, טמפרטורה, לחות, תאורה, הטיות חשמל).

כוונון דרב של לחצים משולב על מנת לדמות באקלים המקומי (למשל, במדבר או מצבים קוטביים).

ג כוונון של הטיות חשמל, למשל, כדי לדמות את ההשפעה של הצללה חלקית.

ד ניטור בזמן אמת של ביצועי המכשיר, המאפשר פשוטה יותר ומהירה יותר בדיקות כמו גם חיזוי טוב יותר או הגבלה של המנגנונים השפלה בשל רמת הידע מוגברת.

אי מופחתת בדיקות זמן, מאז מבחן ניתן לעצור ישירות אחרי שאירעה תקלה, במקום אחרי תקופת הניסיון מוגדר (למשל, 1,000 h).

לפיכך מוצע כי מחקרים שלמים עם setups הציג ניתן לשפר במידה רבה את ההבנה כמותיים ותחזית של יציבות לטווח ארוך של תאים סולריים ומודולים. בעתיד, מלכודת המציע ‘מבחני מאמץ משולבים עם מדידות בחיי עיר’ (CSI) עבור קנה מידה מלא יתפתחו מודולים: הכיוונונים עם אזורים מוארים של 40 ס”מ על 40 ס”מ, 100 ס”מ על 100 ס”מ קטן מדי עבור מודולי PV בגודל מלא, אז מתכננת להגדיל קנה המידה של תפיסה זו מדידה משולב מתח נמצאות בעיצומן.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

המחברים רוצה להודות מירו Zeman (האוניברסיטה הטכנולוגית של דלפט) ו- Zeger Vroon (TNO) עבור דיונים פוריים. Kyo Beyeler וינסנט הנס, נאוה לביא Liakopoulou, Soheyl מרתזוי, גבריאלה דה נגד סוארש (כל TNO), פליקס Daume (Solarion), מארי Buffière (התעניינות בתערכות IMEC) הם הכירו עבור התצהיר לדוגמה, ניתוח, דיונים ארוכים. יתר על כן, ברצוננו להודות לכל העובדים של שמש נצחית, Hielkema Testequipment, ו- ReRa פתרונות, ליתר דיוק רוברט יאן ואן Vugt, אלכסנדר מולדר ו ירון ווינק על תרומתם.

מחקרים אלה בוצעו תחת מספר הפרוייקט M71.9.10401 במסגרת של תוכנית המחקר של חומרים חדשנות מכון M2i, TKI IDEEGO פרוייקט אמון, הפרויקט PV OpMaat, הממומן על-ידי התוכנית שיתוף פעולה חוצה-גבולות Interreg V פלנדרס-הולנד עם תמיכה כספית את הכספים האירופי עבור פיתוח אזורי התוכנית TNO ‘Technologie zoekt Ondernemer’.

Materials

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

References

Jordan, D., Kurtz, S., VanSant, K., Newmiller, J. Compendium of Photovoltaic degradation rates. Prog. Photovolt. 24 (7), 978-989 (2016).
Pingel, S., et al. Potential induced degradation of solar cells and panels. Proc. 35th IEEE PVSC. , 2817-2822 (2010).
Lindroos, J., Savin, H. Review of light-induced degradation in crystalline silicon solar cells. Sol. Energ. Mat. Cells. 147, 115-126 (2016).
Theelen, M., Daume, F. Stability of Cu(In,Ga)Se2 solar cells: A literature review. Solar Energy. 133, 586-627 (2016).
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).
Wennerberg, J., Kessler, J., Stolt, L. Degradation mechanisms of Cu(In,Ga)Se2-based thin film PV modules. Proc. 16th EUPVSEC. , 309-312 (2000).
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).
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).
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)
Osterwald, C., McMahon, T. History of Accelerated and Qualification Testing of Terrestrial Photovoltaic Modules: A Literature Review. Prog. Photovolt. 17, 11-33 (2009).
Carlsson, T., Brinkman, A. Identification of degradation mechanisms in field-tested CdTe modules. Prog. Photovolt. 14, 213-224 (2006).
Jordan, D., Kurtz, S., VanSant, K., Newmiller, J. Compendium of photovoltaic degradation rates. Prog. Photovolt. 24, 978-989 (2016).
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).
Theelen, M., et al. Accelerated performance degradation of CIGS solar cell determined by in situ monitoring. Proc. SPIE 9179. , (2014).
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).
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).
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).
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).
Theelen, M., et al. In situ monitoring of the accelerated performance degradation of thin film solar cells. Proc. 42th IEEE PVSC. , 1-6 (2015).
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).
. In situ monitoring of the degradation of CIGS solar cells Available from: https://www.youtube.com/watch?v=Zmy5tb-2NK8 (2017)
. Hybrid degradation testing of solar cells and modules Available from: https://www.youtube.com/watch?v=tEsvkTco-To (2017)
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).
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).
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).
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).
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).
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).
Brammertz, G., et al. Characterization of defects in 9.7% efficient Cu2ZnSnSe4-CdS-ZnO solar cells. Appl. Phys. Lett. 103 (16), 163904 (2013).
Theelen, M. Degradation of CIGS solar cells. Ipskamp Drukkers. , (2015).
Abou-Ras, D., Kirchartz, T., Rau, U. . Advanced Characterization Techniques for Thin Film Solar Cells. , (2011).
Wolhgemuth, J. Standards for PV Modules and Components – Recent Developments and Challenges. Proc. 27th EUPVSEC. , 2976-2980 (2012).
Theelen, M., et al. Temperature Dependency of CIGS solar cells on soda lime glass and polyimide: a comparison. JRSE. , (2016).
Coyle, D. Life prediction for CIGS solar modules part 1: modelling moisture ingress and degradation. Prog. Photovolt. 21 (2), 156-172 (2013).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

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).

Automatically Generated