當下不少鈣鈦礦電池的實驗室效率已經(jīng)做到和晶硅持平，甚至超過晶硅，在效率上鈣鈦礦電池完全可以進行商業(yè)化應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)化是其長期穩(wěn)定性，目前業(yè)內(nèi)解決該問題*直接的一種手段就是針對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)定因素對于材料和器件的影響。

目前對鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性測試沒有國際性的統(tǒng)一標準，行業(yè)內(nèi)通用的做法是將電池置于1sun標準光照射下， 持續(xù)**功率點跟蹤（MPPT）進行光老化測試。常規(guī)測試時間是1000小時。

本系統(tǒng)是專為鈣鈦礦太陽能電池研究工作者量身打造的一款功能強大、齊全的多通道太陽能電池和組件穩(wěn)定測試系統(tǒng)，采用3A*LED太陽光模擬器或白光LED作為老化光源，可通過多種方式對電池進行控溫并控制電池所處的環(huán)境氣氛（N2、干空、恒溫恒濕等），可以對多組電池同時進行長期的穩(wěn)定性能測試，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，并集成了強大數(shù)據(jù)分析軟件可以實時查看和對比不同樣品的各項性能指標。

一、系統(tǒng)組成

1.1、硬件系統(tǒng)

1.1.1、老化光源

●3A*LED太陽光模擬器

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

產(chǎn)品特點

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

●采用進口大功率LED芯片，使用多種不同波長的LED進行光譜擬合，更加**的實現(xiàn)了對太陽光的模擬

●光源使用壽命＞10000小時，不再需要定期更換昂貴且危險的燈泡。

●獨立光譜控制，在350nm～1150nm光譜范圍內(nèi)，根據(jù)IEC 60904-9標準分為6個光譜段，每個光譜段均可獨立調(diào)節(jié)控制。用戶可自定義不同光譜滿足不同測試需要。

●寬泛的閃光時間控制，可實現(xiàn)*小100ms連續(xù)閃光直至常亮

●可選光強反饋系統(tǒng)，實時光強進行快速校準

●7寸LCD觸摸屏控制，圖形化界面操作，操作快捷方便。

●支持5種閃光預設方案設置，且可實現(xiàn)無縫切換，適用不同的測試需求。

●配有CAN總線、RS232和RS485接口，可與外部測試設備互聯(lián)，實現(xiàn)遠端控制與協(xié)同。

技術(shù)參數(shù)

●LED白光光源

●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，支持多個小電池和小型模組同時光照測試。

●長壽命

穩(wěn)定性：10000小時；

該部件選用高穩(wěn)定長壽命進口燈珠，定制高熱容鋁合金散熱片，無極調(diào)速矩陣式風冷和壓縮制冷循環(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。在維持光源光照強度的前提下，大大延緩了光源光強的衰退。

●材質(zhì)*選

進口燈珠；高熱容 7075 鋁合金氧化烤漆燈體/高強度304不銹鋼磨砂烤漆燈體。

●光強可調(diào)節(jié)：

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

●波長范圍

單波長450nm

●可定制：

光強接受非標定制，出貨燈板等效光強**達到7sun；燈板面積接受非標定制，出貨燈板面積**達到1000mm×600mm，可更大。

●安全可靠：

漏電保護&過壓過流保護系統(tǒng)。

兩種光源方案的對比

1.1.2、測試系統(tǒng)

●多通道并行測試系統(tǒng)

采用小功率可編程直流電子負載卡，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。具備OCP/OVP/OPP/OTP多重保護，配備高速LAN接口，在絕大部分集成應用中可代替小功率單體電子負載并為用戶大幅節(jié)省成本，尤其適合高校、科研院所應用。

產(chǎn)品特點：

●功率范圍：20W/25W/50W

●電壓范圍：0~20V/0~60V/0~100V

●單機10/19通道，通道間隔離

●OCP/OVP/OPP/OTP多重保護

●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

●單通道輪詢測量系統(tǒng)

兩種測量方案的對比

1.1.3、測試夾具

●一體化多通道氮封控溫夾具

●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

●氮氣控制壓力：＜2kpa

氮封夾具可按照用戶時間電池尺寸與電極分布個性化定制

●多通道分體式氮封控溫夾具

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

氮封夾具本體

控溫加熱臺

控溫冷卻臺

1.2、軟件系統(tǒng)

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

●IV測試

本軟件支持設置起始電壓、終點電壓、掃描步長、正反IV掃描功能

IV曲線

●MPPT追蹤模式

MPPT掃描模式下的P-T曲線

運用微擾算法，測試過程中不斷地反饋修正太陽能電池的**功率點位置，使電池長時間保持在**功率放電狀態(tài)， 放電過程實時監(jiān)控輸出功率， 通過設定測試時長和掃描間隔時間采集記錄**功率隨時間變化的值和P-t曲線。時間顯示單位可選擇為具 體日期/天/小時/分鐘。在MPPT追蹤時，在總測試時常內(nèi)（如1000小時）定期掃描正反掃 IV 曲線（如每10小時掃描一次） ，記錄電池VOC、ISC、FF和PCE等四個關鍵性能指標隨時間變化的情況（1000小時內(nèi)100個數(shù)據(jù)點）。注意，此時給出電池的P-t和PCE-t （正反掃）都是有意義的，P-t的數(shù)據(jù)點可能達到數(shù)十萬個（如每10秒記錄一個P點，則1000小時內(nèi)總共360000數(shù)據(jù)點），遠多于PCE-t的數(shù)據(jù)點。實際上由于遲滯效應的存在， PCE-t不論是正掃還是反掃結(jié)果都有一定誤差，P-t更準確的反映了鈣鈦礦太陽能電池真實功率的變化。

●恒壓模式

恒壓測量模式下的P-T曲線

與MPPT一樣要通過定期掃描IV，得到四個關鍵性能指標隨時間變化的情況，但電池在定期IV掃描之間，處于恒壓模式狀態(tài)。即通過源表采用恒壓模式，控制源表負載處于固定的V或動態(tài)Vmpp，監(jiān)控器件I-t和P-t的變化情況。此時的P-t不一定是**功率，但仍有一定物理意義和研究價值，尤其是針對偏壓下鈣鈦礦離子移動的情況。其中V可設定為0- VOC之間的任意恒定值，也可設定為前一次IV測試正掃或反掃得到的Vmpp。如果設定為恒定V值，則在整個測試時間范圍內(nèi)，電池一直處于恒定偏壓V作用下不變。如果設定為前一次IV測試 的Vmpp，則通過固定期限內(nèi)的IV掃描進行動態(tài)調(diào)整，但在兩次IV測試之間則是固定在Vmpp，注意正掃和反掃Vmpp是不同的?？刂圃趧討B(tài)的Vmpp，這種模式也有類似MPPT的地方，但與 MPPT的細微差異在于，在兩次IV測試之間，Vmpp是恒定不變的，而MPPT模式下，V在任意 時刻都是實時變動的。很多文獻采用*初始的Vmpp，1000小時內(nèi)保持恒定Vmpp初始值不變，這個測試與本處的變動Vmpp相比，距離真實的**功率誤差更大，而本處的變動Vmpp，又比前面的MPPT距離真實**功率稍有誤差。

●恒流模式

恒流測量模式下的P-T曲線

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