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多通道太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)

產(chǎn)品簡(jiǎn)介

多通道太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)獨(dú)立光譜控制,在350nm~1150nm光譜范圍內(nèi),根據(jù)IEC 60904-9標(biāo)準(zhǔn)分為6個(gè)光譜段,每個(gè)光譜段均可獨(dú)立調(diào)節(jié)控制。用戶可自定義不同光譜滿足不同測(cè)試需要。

產(chǎn)品型號(hào):
更新時(shí)間:2024-03-20
廠商性質(zhì):生產(chǎn)廠家
訪問量:672

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當(dāng)下不少鈣鈦礦電池的實(shí)驗(yàn)室效率已經(jīng)做到和晶硅持平,甚至超過(guò)晶硅,在效率上鈣鈦礦電池可以進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用且制備成本比傳統(tǒng)的晶硅電池更低,但阻礙鈣鈦礦電池商業(yè)化是其長(zhǎng)期穩(wěn)定性,目前業(yè)內(nèi)解決該問題最直接的一種手段就是針對(duì)鈣鈦礦材料本身的改性提升材料本征穩(wěn)定性。另一種可行的手段是通過(guò)工藝和工程手段隔絕外界的不穩(wěn)定因素,即隔絕水、熱等環(huán)境因素,從而減少乃至避免外界不穩(wěn)定因素對(duì)于材料和器件的影響。  

目前對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性測(cè)試沒有國(guó)際性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),行業(yè)內(nèi)通用的做法是將電池置于1sun標(biāo)準(zhǔn)光照射下, 持續(xù)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)進(jìn)行光老化測(cè)試。常規(guī)測(cè)試時(shí)間是1000小時(shí)。

本系統(tǒng)是專為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究工作者量身打造的一款功能強(qiáng)大、齊全的多通道太陽(yáng)能電池和組件穩(wěn)定測(cè)試系統(tǒng),采用3A級(jí)LED太陽(yáng)光模擬器或白光LED作為老化光源,可通過(guò)多種方式對(duì)電池進(jìn)行控溫并控制電池所處的環(huán)境氣氛(N2、干空、恒溫恒濕等),可以對(duì)多組電池同時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)期的穩(wěn)定性能測(cè)試,除了傳統(tǒng)的MPPT模式以外,還增加了恒壓(如開路電壓)和恒流老化(如短路電流)模式以增加穩(wěn)定性研究的靈活性,并集成了強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析軟件可以實(shí)時(shí)查看和對(duì)比不同樣品的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

一、多通道太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)系統(tǒng)組成

1.1、硬件系統(tǒng)

1.1.1、老化光源

本系統(tǒng)可選配3A級(jí)LED太陽(yáng)光模擬器和白光LED單色光源,以下分別對(duì)兩種光源進(jìn)行介紹

●3A級(jí)LED太陽(yáng)光模擬器

image.png

BG-LED-AAA系列LED太陽(yáng)光模擬器是一款供科研使用的理想太陽(yáng)光光源,是對(duì)目前氙燈光源太陽(yáng)光模擬器的升級(jí)換代產(chǎn)品,優(yōu)良的特性更加適合對(duì)太陽(yáng)能電池、半導(dǎo)體材料及生物科學(xué)的研究

產(chǎn)品特點(diǎn)

●符合IEC 60904-9,JIS 8904-9和ASTM E927-10關(guān)于光譜匹配度A+,輻射空間均勻性A和時(shí)間不穩(wěn)定性的A+要求。

●采用進(jìn)口大功率LED芯片,使用多種不同波長(zhǎng)的LED進(jìn)行光譜擬合,實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)光的模擬

●光源使用壽命>10000小時(shí),不再需要定期更換昂貴且危險(xiǎn)的燈泡。

●獨(dú)立光譜控制,在350nm~1150nm光譜范圍內(nèi),根據(jù)IEC 60904-9標(biāo)準(zhǔn)分為6個(gè)光譜段,每個(gè)光譜段均可獨(dú)立調(diào)節(jié)控制。用戶可自定義不同光譜滿足不同測(cè)試需要。

●寬泛的閃光時(shí)間控制,可實(shí)現(xiàn)最小100ms連續(xù)閃光直至常亮

●可選光強(qiáng)反饋系統(tǒng),實(shí)時(shí)光強(qiáng)進(jìn)行快速校準(zhǔn)

●7寸LCD觸摸屏控制,圖形化界面操作,操作快捷方便。

●支持5種閃光預(yù)設(shè)方案設(shè)置,且可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換,適用不同的測(cè)試需求。

●配有CAN總線、RS232和RS485接口,可與外部測(cè)試設(shè)備互聯(lián),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制與協(xié)同。

多通道太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

型號(hào)

LS-LED-AAA-100L

LS-LED-AAA-250L

光源類型

穩(wěn)態(tài)LED光源

光譜范圍

350~1100

有效光斑面積

100mm×100mm

250mm×250mm

光譜匹配度

A+

均勻性

A

時(shí)間不穩(wěn)定性

A+

光源使用壽命

>10000小時(shí)

典型輸出功率

100 to 1100 W/m2 (0.1 to   1.1 SUN) 可調(diào)

供電電壓

AC220V/50HZ

光譜圖

image.png

●LED白光光源image.png

光源特點(diǎn)

●大面積

①燈板面積:300×200mm2,有效光照面積: 270×180mm2;

②燈板面積:360×360mm2,有效光照面積: 350×350mm2;

超大光照面積LED燈珠陣列燈板,支持多個(gè)小電池和小型模組同時(shí)光照測(cè)試。

●長(zhǎng)壽命

穩(wěn)定性:10000小時(shí);

該部件選用高穩(wěn)定長(zhǎng)壽命進(jìn)口燈珠,定制高熱容鋁合金散熱片,無(wú)極調(diào)速矩陣式風(fēng)冷和壓縮制冷循環(huán)水冷兩種散熱方式保障了光源在連續(xù)光照工作的壽命。在維持光源光照強(qiáng)度的前提下,大大延緩了光源光強(qiáng)的衰退。

●材質(zhì)優(yōu)選

進(jìn)口燈珠;高熱容 7075 鋁合金氧化烤漆燈體/高強(qiáng)度304不銹鋼磨砂烤漆燈體。

●光強(qiáng)可調(diào)節(jié):

0.1-4 Sun等效光強(qiáng)可調(diào)節(jié);20W-900W可調(diào)功率區(qū)間,約180W使鈣鈦礦太陽(yáng)能電池生成一個(gè)太陽(yáng)模擬器下輸出的電流。

●波長(zhǎng)范圍

單波長(zhǎng)450nm

●可定制:

光強(qiáng)接受非標(biāo)定制,出貨燈板等效光強(qiáng)最高達(dá)到7sun;燈板面積接受非標(biāo)定制,出貨燈板面積最大達(dá)到1000mm×600mm,可更大。

●安全可靠:

漏電保護(hù)&過(guò)壓過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)。

光源光譜圖

image.png

兩種光源方案的對(duì)比


3A級(jí)LED太陽(yáng)光模擬器

LED白光光源

光譜范圍

350nm~1100nm

450nm

光譜匹配等級(jí)

A+

無(wú)

均勻性

A

無(wú)

時(shí)間穩(wěn)定性

A+

A

1.1.2、測(cè)試系統(tǒng)

本系統(tǒng)可配置獨(dú)立單通道測(cè)量系統(tǒng)和單通道輪詢測(cè)量系統(tǒng),以下分別做介紹

●多通道并行測(cè)試系統(tǒng)

image.png

采用小功率可編程直流電子負(fù)載卡,具有高精度、高可靠性、全功能(恒流,恒壓,恒功率,恒電阻)、便于集成等特點(diǎn)。具備OCP/OVP/OPP/OTP多重保護(hù),配備高速LAN接口,在絕大部分集成應(yīng)用中可代替小功率單體電子負(fù)載并為用戶大幅節(jié)省成本,尤其適合高校、科研院所應(yīng)用。

產(chǎn)品特點(diǎn):

●功率范圍:20W/25W/50W

●電壓范圍:0~20V/0~60V/0~100V

●單機(jī)10/19通道,通道間隔離

●OCP/OVP/OPP/OTP多重保護(hù)

●電流范圍:0~1A/0~5A/0~10A

●工作模式:CC、CV、CP、CR、CCD

●支持LAN通訊,LAN雙接口

●支持模擬短路、帶/卸載鎖存等功能

參數(shù)規(guī)格表

型號(hào)LS-8091A
最大電壓60V
最大電流5A
最大功率50W

恒電流模式
量程0-250mA0-5A
分辨率16bits
精度(23±5℃)0.02%+0.05%F.S.(大量程),0.02%+0.5%F.S.(小量程)

恒電壓模式
量程0-60V
分辨率16bits
精度(23±5℃)0.02%+0.05%F.S.

恒電阻模式
量程0.2~10000Ω
分辨率16bits
精度(23±5℃)0.1%+0.1%F.S.

恒功率模式
量程0-50W
分辨率16bits
精度(23±5℃)0.1%+0.1%F.S.

電流測(cè)量
量程0-250mA0-5A
分辨率16bits
精度(23±5℃)0.02%+0.05%F.S.(大量程),0.02%+0.5%F.S.(小量程)

電壓測(cè)量
量程0-60V
分辨率16bits
精度(23±5℃)0.02%+0.05%F.S.

其他
通訊接口LAN
通訊響應(yīng)時(shí)間≤10ms
輸入220V AC±10% ,頻率47Hz-63Hz
溫度規(guī)格工作溫度:0℃-40℃;存儲(chǔ)溫度:-20℃-60℃
工作環(huán)境海拔:<2000m;相對(duì)濕度:5%-90%(無(wú)結(jié)露);使用氣壓:80-110kPa


●單通道輪詢測(cè)量系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用吉時(shí)利24XX系列源表+自研源表通道擴(kuò)展器可將單通道吉時(shí)利24XX系列源表拓展成24通道實(shí)現(xiàn)多通道輪詢測(cè)量

image.png

24XX系列源表

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源表通道切換器

兩種測(cè)量方案的對(duì)比


多通道并行測(cè)試系統(tǒng)

單通道輪詢測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)量精度

由我方提供的電子負(fù)載卡決定,具體參數(shù)見電子負(fù)載卡參數(shù)表

與吉時(shí)利24XX測(cè)量精度一致

測(cè)量方式

并行測(cè)量,每一個(gè)通道可以同時(shí)測(cè)量

輪詢測(cè)量,測(cè)完一個(gè)通道接著再測(cè)下一個(gè)通道

可測(cè)參數(shù)

無(wú)區(qū)別

測(cè)量參數(shù)設(shè)置

起始電壓、終點(diǎn)電壓、掃描步長(zhǎng)等每通道可獨(dú)立設(shè)置

起始電壓、終點(diǎn)電壓、掃描步長(zhǎng)每通道需保持一致

1.1.3、測(cè)試夾具

本公司可定制通N2樣品腔體,通過(guò)密封圈進(jìn)行密封防止泄露,通過(guò)氣密性的多芯電源線引入電線到腔體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)電氣接入。這種方式更容易操作。

●一體化多通道氮封控溫夾具

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氮封半導(dǎo)體控溫夾具

●供電:DC12V

●功耗:150W

●控溫范圍:降溫極限:低于室溫10℃   升溫極限:85℃

●溫度穩(wěn)定度:±0.3

●氮?dú)饪刂茐毫Γ海?kpa

氮封夾具可按照用戶時(shí)間電池尺寸與電極分布個(gè)性化定制

●多通道分體式氮封控溫夾具

常規(guī)環(huán)境下控溫:需要測(cè)試自行進(jìn)行可控的封裝電池,將電池通過(guò)水冷板、加熱板進(jìn)行電池控溫,控溫水冷測(cè)試基臺(tái)5℃-35℃,精度±1℃;控溫加熱測(cè)試基臺(tái)RT-120℃,精度±0.5℃。本公司可定制任意尺寸的水冷板和加熱板

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氮封夾具本體

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控溫加熱臺(tái)

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控溫冷卻臺(tái)

1.2、軟件系統(tǒng)

本軟件除支持以MPPT測(cè)試模式外,還增加了恒壓(如開路電壓)和恒流老化(如短路電流)測(cè)量模式

●IV測(cè)試

本軟件支持設(shè)置起始電壓、終點(diǎn)電壓、掃描步長(zhǎng)、正反IV掃描功能

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IV曲線

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PV曲線

●MPPT追蹤模式

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MPPT掃描模式下的P-T曲線

運(yùn)用微擾算法,測(cè)試過(guò)程中不斷地反饋修正太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)位置,使電池長(zhǎng)時(shí)間保持在最大功率放電狀態(tài), 放電過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控輸出功率, 通過(guò)設(shè)定測(cè)試時(shí)長(zhǎng)和掃描間隔時(shí)間采集記錄最大功率隨時(shí)間變化的值和P-t曲線。時(shí)間顯示單位可選擇為具 體日期/天/小時(shí)/分鐘。在MPPT追蹤時(shí),在總測(cè)試時(shí)常內(nèi)(如1000小時(shí))定期掃描正反掃 IV 曲線(如每10小時(shí)掃描一次) ,記錄電池VOC、ISC、FF和PCE等四個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)隨時(shí)間變化的情況(1000小時(shí)內(nèi)100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn))。注意,此時(shí)給出電池的P-t和PCE-t (正反掃)都是有意義的,P-t的數(shù)據(jù)點(diǎn)可能達(dá)到數(shù)十萬(wàn)個(gè)(如每10秒記錄一個(gè)P點(diǎn),則1000小時(shí)內(nèi)總共360000數(shù)據(jù)點(diǎn)),遠(yuǎn)多于PCE-t的數(shù)據(jù)點(diǎn)。實(shí)際上由于遲滯效應(yīng)的存在, PCE-t不論是正掃還是反掃結(jié)果都有一定誤差,P-t更準(zhǔn)確的反映了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池真實(shí)功率的變化。

●恒壓模式

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恒壓測(cè)量模式下的P-T曲線

與MPPT一樣要通過(guò)定期掃描IV,得到四個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)隨時(shí)間變化的情況,但電池在定期IV掃描之間,處于恒壓模式狀態(tài)。即通過(guò)源表采用恒壓模式,控制源表負(fù)載處于固定的V或動(dòng)態(tài)Vmpp,監(jiān)控器件I-t和P-t的變化情況。此時(shí)的P-t不一定是最大功率,但仍有一定物理意義和研究?jī)r(jià)值,尤其是針對(duì)偏壓下鈣鈦礦離子移動(dòng)的情況。其中V可設(shè)定為0- VOC之間的任意恒定值,也可設(shè)定為前一次IV測(cè)試正掃或反掃得到的Vmpp。如果設(shè)定為恒定V值,則在整個(gè)測(cè)試時(shí)間范圍內(nèi),電池一直處于恒定偏壓V作用下不變。如果設(shè)定為前一次IV測(cè)試 的Vmpp,則通過(guò)固定期限內(nèi)的IV掃描進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,但在兩次IV測(cè)試之間則是固定在Vmpp,注意正掃和反掃Vmpp是不同的??刂圃趧?dòng)態(tài)的Vmpp,這種模式也有類似MPPT的地方,但與 MPPT的細(xì)微差異在于,在兩次IV測(cè)試之間,Vmpp是恒定不變的,而MPPT模式下,V在任意 時(shí)刻都是實(shí)時(shí)變動(dòng)的。很多文獻(xiàn)采用最初始的Vmpp,1000小時(shí)內(nèi)保持恒定Vmpp初始值不變,這個(gè)測(cè)試與本處的變動(dòng)Vmpp相比,距離真實(shí)的最大功率誤差更大,而本處的變動(dòng)Vmpp,又比前面的MPPT距離真實(shí)最大功率稍有誤差。

●恒流模式

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恒流測(cè)量模式下的P-T曲線

恒流模式與MPPT一樣要通過(guò)定期掃描IV,得到四個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)隨時(shí)間變化的情況,但電池在定期IV掃描之間,處于恒流模式狀態(tài)。即通過(guò)源表采用恒流模式,控制源表負(fù)載處于固定的I或動(dòng)態(tài)I(mpp),監(jiān)控器件V-t和P-t的變化情況。其中I可設(shè)定為0-I(SC)之間的任意恒定值, 也可設(shè)定為前一次IV測(cè)試正掃或反掃得到的I(mpp)。如果設(shè)定為恒定I值,則在整個(gè)測(cè)試時(shí)間范圍內(nèi),電池一直處于恒定電流I作用下不變。如果設(shè)定為前一次IV測(cè)試的I(mpp),則通過(guò)固定期限內(nèi)的IV掃描進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,但在兩次IV測(cè)試之間則是固定在I(mpp),注意正掃和反掃I(mpp)是不 同的??刂圃趧?dòng)態(tài)的I(mpp),這種模式與前述控制在動(dòng)態(tài)V(mpp)有類似之處,得到的數(shù)據(jù)存在特定的科研價(jià)值。

二、客戶案例

案例一:上海某高校

LED白光光源  | 并行測(cè)量方案 | 分體式氮封控溫夾具

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