钙钛矿太阳能电池性能测试是按照什么标准进行的

钙钛矿太阳能电池性能测试主要依据 ISOS 标准体系 和 IEC 61215 系列标准 进行，同时结合量子效率测试、稳态效率测试等专项方法，形成涵盖光电转换效率、稳定性、环境适应性等多维度的评估框架。以下为具体标准及测试方法：

一、ISOS 标准体系：稳定性测试的核心框架

ISOS（International Summit on Organic Photovoltaic Stability）标准针对钙钛矿电池的稳定性问题，制定了五类测试场景，每类分三个复杂程度级别（级别越高，测试条件越严苛）：

1. 暗存储测试（ISOS-D）

• 模拟电池在黑暗环境下的存储稳定性，评估材料本征降解。

• 级别1：室温、环境湿度；级别2：65/85℃、环境湿度；级别3：65/85℃、85%相对湿度（双85测试）。

2. 户外测试（ISOS-O）

• 通过自然阳光和环境条件下的老化测试，模拟实际使用场景。

• 级别1-3：负载为MPP点电压或开压，光源为太阳光或太阳光模拟器。

3. 光照浸泡测试（ISOS-L）

• 研究长时间光照对电池性能的影响，评估光致降解机制。

• 级别1：室温、环境湿度；级别2：65/85℃、环境湿度；级别3：65/85℃、50%相对湿度。

4. 热循环测试（ISOS-T）

• 评估温度变化对电池稳定性的影响，模拟昼夜温差。

• 级别1-2：室温至65/85℃；级别3：-40℃至85℃（湿冻测试）。

5. 光-湿度-热循环测试（ISOS-LT）

• 结合光照、湿度和温度变化，模拟复杂实际环境。

• 级别1：室温至65℃、环境湿度；级别2：5-65℃、50%相对湿度；级别3：-25℃至65℃、50%相对湿度。

附加标准：

• 光-暗循环测试（ISOS-LC）：模拟昼夜循环，评估可逆性降解。

• 暗态电偏压测试（ISOS-V）：研究电偏压对电池的影响，区分本征与外在降解。

• 本征稳定性测试（ISOS-I）：在惰性气氛中测试，排除环境因素干扰。

二、IEC 61215 系列标准：光伏组件性能的基石

IEC 61215 是光伏组件设计鉴定与定型的基础评估标准，其最新版（2021年发布）包含以下关键测试：

1. 外观检查

• 检查组件表面缺陷（如开裂、弯曲、气泡、脱层等），照度不低于1000lx。

2. 最大功率测试

• 在标准测试条件（STC：1000W/m²、AM1.5G光谱、25℃）下测量电流-电压特性，重复性优于±1%。

3. 绝缘耐压测试

• 施加直流电压（如1000V+2×系统最大电压），维持1分钟，检测绝缘性能。

4. 温度系数测试

• 测量组件在不同温度下的电流、电压和功率变化，确定温度系数。

5. 标称工作温度（NOCT）测试

• 通过户外实测数据，结合回归分析确定组件在标准工作条件下的运行温度。

6. 低辐照度性能测试

• 在200W/m²辐照度下评估组件性能，模拟多云或阴天环境。

7. 热斑耐久测试

• 模拟局部遮挡导致的热斑效应，测试组件承受能力。

8. 紫外预处理测试

• 暴露于280-385nm紫外辐射（总剂量15kWh/m²），评估材料抗紫外线能力。

9. 热循环测试

• 通过快速温度变化（如-40℃至85℃），测试组件耐受性。

三、专项测试方法：光电转换效率与微观机制

1. I-V 测试法

• 设备：I-V测试仪或IV测量软件。

• 过程：改变电池两端电压，记录电流值，生成I-V曲线。

• 参数：开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc）、填充因子（FF）、光电转换效率（PCE）。

• 注意：需正向和反向扫描各一次，观察迟滞现象。

2. 量子效率（QE）测试法

• 外部量子效率（EQE）：测量不同波长下光电流与入射光子数的比值，评估光谱响应。

• 内部量子效率（IQE）：结合EQE和吸收光谱数据，分析载流子复合损失。

3. 稳态效率测试

• 在I-V曲线最高功率点施加恒定偏压，观察输出电流是否稳定，更接近实际工作效率。

4. 时间分辨光谱测试

• 如时间分辨光致发光（TRPL）测试，分析载流子复合寿命和电荷传输性能。