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(rèn)證證書
為了進一步驗證產(chǎn)品穩(wěn)定性，企業(yè)還會展開更嚴(yán)格的“強化版IEC61215測試”，即對IEC61215中的關(guān)鍵測試項DH1000、TC200進行加嚴(yán)測試，延長兩個測試序列的測試時間和周期，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)出的鈣鈦礦組件進行了DH2000、TC400測試（即比IEC61215標(biāo)準(zhǔn)加嚴(yán)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(jié)果表明，極電光能生產(chǎn)的鈣鈦礦組件能夠通過上述加嚴(yán)測試，測試后功率衰退分別為4.74%和1.46%，均低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的≤5%的判定標(biāo)準(zhǔn)。
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(dǎo)下，易于發(fā)生離子遷移，甚至材料降解；其次在組件結(jié)構(gòu)中，鈣鈦礦膜層表面往往存在較多的缺陷，這些缺陷會導(dǎo)致與功能膜層之間的界面復(fù)合，從而影響組件的長期工作穩(wěn)定性。正因為鈣鈦礦組件有著特殊的衰減機制，除IEC標(biāo)準(zhǔn)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(wěn)定性十分關(guān)鍵。
因此，除通過IEC各項測試外，借鑒國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的InternationalSummitonOrganicPhotovoltaicStability(ISOS)協(xié)議，參照ISOS-L條款進行了“光熱聯(lián)合老化測試”，即在一個標(biāo)準(zhǔn)太陽下（AM1.5光譜，輻照強度1KW/m2），同時附加60℃溫度，對鈣鈦礦組件進行聯(lián)合加速老化。
極電光能鈣鈦礦組件在一個標(biāo)準(zhǔn)太陽及60℃聯(lián)動老化2304h無衰減
結(jié)果顯示，經(jīng)過2304小時的老化，組件功率沒有衰減。此外，內(nèi)部還對鈣鈦礦組件進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(jié)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，并且在戶外光、熱綜合環(huán)境作用下，同樣具有優(yōu)異的長期穩(wěn)定性及可靠性。
戶外實證是對光伏產(chǎn)品進行穩(wěn)定性與可靠性檢驗的最直接手段。極電光能去年3月搭建了鈣鈦礦戶外實證電站，目前已運行了13個月。運行期間對組件功率進行定期測試，結(jié)果顯示，組件功率沒有衰減，反而略有提升。
極電光能鈣鈦礦組件戶外電站運行13個月無衰減
鈣鈦礦組件壽命到底能不能達到25年或者更長？實際上，學(xué)界已有很多的實驗數(shù)據(jù)的為這一問題做出了解答。比如，2022年，Science上發(fā)表了一篇關(guān)于鈣鈦礦電池穩(wěn)定性的文章（Z.Zhaoetal,Science,10.1126/science.abn5679(2022）。作者通過界面鈍化等手段提升鈣鈦礦太陽電池的穩(wěn)定性，并對鈣鈦礦太陽電池在35-110°C、65%相對濕度、1200W/m2的輻照下（1.2sun/35-110°C/65%RH）進行加速老化。結(jié)果顯示，當(dāng)溫度為35°C時，老化3531小時后無任何衰退；隨著老化溫度的升高，可以觀察到電池效率的衰減，溫度越高衰減越快。當(dāng)溫度為110°C時老化2100小時，效率衰退20%（如下圖所示）。下圖同時展示了不同老化溫度下，功率保持80%的時間（T80壽命）。
文獻報道的鈣鈦礦太陽電池在光/濕/熱聯(lián)合作用下的衰減曲線和T80壽命
根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可以推算出鈣鈦礦組件在戶外實際應(yīng)用時的壽命。在喀什地區(qū)光伏組件在戶外電站上全年的工作溫度（即有光照時段的組件溫度）在0-45°C之間，絕大部分在35°C以下?？紤]到喀什地區(qū)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，相當(dāng)于51000×1.2/1800=33年壽命。由此可見，大面積鈣鈦礦組件產(chǎn)品壽命達到甚至超過25年是可以實現(xiàn)的。
為持續(xù)提升鈣鈦礦組件穩(wěn)定性，極電光能開發(fā)了“四位一體”的穩(wěn)定性成套解決方案。首先通過調(diào)控鈣鈦礦結(jié)晶過程和添加劑/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(shù)量并阻止離子遷移；其次，通過開發(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(fù)合，進一步阻止離子的遷移，尤其是杜絕離子跨膜層遷移；再次，開發(fā)了功能膜層無損沉積技術(shù)，做到在鈣鈦礦膜層上制備其它膜層時，不對下面的各膜層造成損害；最后開發(fā)激光修復(fù)技術(shù)，鈍化激光劃刻熱效應(yīng)形成的新缺陷。上述四項技術(shù)綜合應(yīng)用，有效提升了組件的長期穩(wěn)定性與可靠性。
綜上，極電光能通過不斷地技術(shù)進步，使得組件的穩(wěn)定性持續(xù)提升。同時，搭建了基于IEC標(biāo)準(zhǔn)、ISOS標(biāo)準(zhǔn)、及戶外實證等“三維一體”的長期穩(wěn)定性測試驗證體系，為鈣鈦礦組件的商業(yè)化展開了大量開拓性工作。
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(xù)推進科技成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。未來將繼續(xù)秉持“奮斗、創(chuàng)新、共贏”的核心價值理念，持續(xù)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(xù)發(fā)展。
