페로브스카이트 태양 전지(피에스씨)는 최대 전력 변환 효율(PCE)을 달성했습니다.26.95%표준 테스트 조건(에스티씨)에서. 현재 연구 초점은 효율성 개선에서확장성 및 안정성 향상. 베를린의 4년간 옥외 데이터를 기반으로 한 이 연구는 PSC의 상당한 계절적 성능 변동을 보여줍니다.여름에는 안정적인 성능을 보이지만 겨울에는 상당한 감소(최대 30%)이러한 현상은 스펙트럼 변화, 온도 계수, 최대 전력점 추적(최대 전력 피토(MPPT)) 손실, 준안정성 효과 등 여러 요인의 복합적인 효과에 기인합니다. 최대 전력점 추적(최대 전력 피토(MPPT)) 테스트를 통해 기후 특성에 따른 테스트를 통해 준안정성 역학의 영향을 정확하게 정량화할 수 있습니다.
실험 설계
베를린(온대 저선량 기후대)에서는유리-유리 캡슐화 핀 페로브스카이트 셀(구조: 이토 | 2PACz | 씨에스₀.₁₅ 파₀.₈₅ 납(PbI)₂.₅₅ 브르₀.₄₅ | C₆₀ | 주석(SnO)₂ | 구리, 밴드갭 1.65 전자볼트)에 적용되었습니다.4년간의 야외 노출 실험
데이터 수집 시스템은 스펙트럼, 온도 및 조도 데이터를 매번 기록했습니다.5분, 평균 일일 PCE를 계산하고, 실내 에스티씨 조건에서 주기적으로 세포를 다시 테스트했습니다.
야외 결과 개요
여름 PCE 피크: 1~2년차에는 저하가 없고, 4년차에는 누적 감소율이 약 2%입니다.
겨울 PCE 저점: 이미첫 번째 겨울에는 30% 더 낮음4년 동안 겨울에서 겨울로의 누적 감소율은 약 40%입니다.
실내 에스티씨 데이터: 연간 6%의 선형적 저하가 발생했지만 계절적 요인의 영향을 받아 야외 여름에서 여름으로의 저하가 연간 3%에 불과한 반면 겨울에서 겨울로의 저하가9%/년.
계절적 영향 요인
1. 스펙트럼 변화
분광 조건은 피에스씨 성능에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 실외 스펙트럼은 계절과 대기 조건에 따라 달라지며, PSC는 좁은 분광 응답 범위(약 300~800nm)로 인해 분광 변화에 더 민감합니다. 본 연구에서는 스펙트럼의 청색광 및 적색광 농축을 정량화했습니다.평균 광자 에너지(원숭이). 결과는 여름 스펙트럼이 청색광이 풍부하고 겨울 스펙트럼이 적색광이 풍부하여최대 10%의 현재 차이동일한 조도 수준에서.
2. 온도 계수
PSC의 온도 계수(γ)는 일반적으로 음수이며, 이는 온도가 상승함에 따라 성능이 저하됨을 나타냅니다. 그러나 셀이 노화됨에 따라 충전율(FF)의 온도 계수는 양수가 되어여름철 고온에서 노후화된 PSC의 더 나은 성능이는 기존의 태양광 기술(예: 실리콘 태양 전지)과 극명한 대조를 이룹니다.
3. 합작투자 히스테리시스 및 최대 전력 피토(MPPT) 추적 손실
합작투자 히스테리시스는 PSC에서 흔히 발생하는 현상으로, 최대 전력점(MPP) 추종 정확도에 영향을 미칩니다. 실험 결과, 노화 및 저온 조건에서 히스테리시스가 크게 증가하여 최대 전력 피토(MPPT) 추종 품질이 저하되는 것으로 나타났습니다.5°C에서 최대 전력 피토(MPPT) 추적 전압 변동이 35%를 초과했습니다.이로 인해 상당한 에너지 손실이 발생합니다. 이러한 현상은 특히 겨울철에 두드러지며, PSC의 에너지 출력을 감소시킵니다.
4. 페로브스카이트 준안정성 효과
광흡수 효과(런던정경대)로 인한 준안정성은 기존 태양광 발전과 비교했을 때 페로브스카이트의 핵심적인 특징입니다. 실험 결과, 새로운 전지는 몇 분 안에 광포화에 도달하는 반면, 노화된 전지는72시간 이상의 연속 조명포화됩니다. 또한, 온도는 LSE에 상당한 영향을 미칩니다. 겨울철 낮은 기온과 일조량 조건에서는 LSE가 불포화 상태로 남아 전압 이득이 부족하고 성능이 저하됩니다. 이러한 영향은 PSC의 계절적 성능에 중요한 요인입니다.
페로브스카이트 태양 전지의 계절적 변동 크기는 기후와 소자 특성에 따라 달라집니다. 베를린에 비해 적도에 가까운 지역은 스펙트럼 변화가 작아 스펙트럼 변화로 인한 전류 차이가 줄어듭니다. 또한, 따뜻한 기후에서는 저온 손실이 감소할 수 있습니다. 그러나 노화 및 저온 조건에서는 최대 전력 피토(MPPT) 손실이 따뜻한 기후에서 심화될 수 있습니다. 준안정성은 계절적 성능에 중요한 요소이며, 특히 겨울철 저온과 런던정경대 불포화로 인해 성능 저하가 발생하는 광 조건에서 더욱 그렇습니다.
주요 내용: 계절적 변화는 페로브스카이트 태양 전지 성능에 상당한 영향을 미치며, 스펙트럼 변화, 온도 영향, 최대 전력 포인트(최대 전력 피토(MPPT)) 손실 및 준안정성으로 인해 겨울철 효율이 최대 30%까지 떨어집니다. 최대 전력 피토(MPPT) 테스트는 이러한 영향을 정량화하고 안정성을 최적화하는 데 매우 중요합니다.
