Perovskit güneş hücreleri (PSC'ler), %100'e varan bir güç dönüşüm verimliliğine (PCE) ulaşmıştır.%26,95Standart test koşulları altında (STC). Mevcut araştırma odağı, verimliliği artırmaktanölçeklenebilirlik ve kararlılık geliştirmeBerlin'den dört yıllık açık hava verilerine dayanan bu çalışma, PSC'lerde önemli mevsimsel performans dalgalanmaları olduğunu ortaya koymaktadır:yazın istikrarlı performans ancak kışın önemli bir düşüş (%30'a kadar)Bu olgu, spektral değişimler, sıcaklık katsayıları, MPPT kayıpları ve metastabilite etkileri de dahil olmak üzere birden fazla faktörün birleşik etkilerine atfedilmektedir. Maksimum Güç Noktası İzleme (MPPT) testi, iklime göre karakterize edilen testlerin metastabilite dinamiklerinin etkisini doğru bir şekilde ölçmesini sağlar.
Deneysel Tasarım
Berlin'de (ılıman, düşük ışınımlı bir iklim bölgesi),cam-cam kapsüllenmiş pim perovskit hücresi(yapı: ITO | 2PACz | Cs₀.₁₅ FA₀.₈₅ PbI₂.₅₅ Br₀.₄₅ | C₆₀ | SnO₂ | Cu, bant aralığı 1,65 eV) bir işleme tabi tutuldu4 yıllık açık hava maruziyeti deneyi
Veri toplama sistemi her spektral, sıcaklık ve ışınım verilerini kaydetti5 dakika, günlük ortalama PCE'yi hesapladı ve hücreleri kapalı STC koşulları altında periyodik olarak yeniden test etti.
Açık Hava Sonuçlarına Genel Bakış
Yaz PCE zirveleri: 1-2. yıllarda bozulma yok; 4. yıla kadar kümülatif düşüş yaklaşık %2.
Kış PCE çukurları: Çoktanİlk kışta %30 daha düşük, dört yıl boyunca kıştan kışa kümülatif %40'lık bir düşüş yaşandı.
Kapalı alan STC verileri: Yıllık %6'lık doğrusal bozulma, ancak mevsimsel faktörlerden etkilenerek, açık havada yazdan yaza bozulma yalnızca %3/yıl iken, kıştan kışa bozulma %3/yıl'a ulaştı%9/yıl.
Mevsimsel Etki Faktörleri
1. Spektral Değişimler
Spektral koşullar, PSC performansını etkileyen kritik bir faktördür. Dış mekan spektrumları mevsimlere ve atmosfer koşullarına göre değişir ve PSC'ler dar spektral tepki aralıkları (≈300–800 nm) nedeniyle spektral değişikliklere karşı daha hassastır. Bu çalışma, spektrumların mavi ışık ve kırmızı ışık zenginleştirmesini şu şekilde ölçmüştür:Ortalama Foton Enerjisi (APE)Sonuçlar, yaz spektrumlarının mavi ışıkla zenginleştirildiğini, kış spektrumlarının ise kırmızı ışıkla zenginleştirildiğini ve bunun da%10'a kadar akım farkıaynı ışınım seviyeleri altında.
2. Sıcaklık Katsayısı
PSC'lerin sıcaklık katsayısı (γ) genellikle negatiftir ve bu, sıcaklık arttıkça performansın azaldığını gösterir. Ancak hücreler yaşlandıkça, dolum faktörünün (FF) sıcaklık katsayısı pozitif hale gelir ve bu daYüksek yaz sıcaklıklarında yaşlı PSC'lerin daha iyi performansıBu durum, geleneksel fotovoltaik teknolojilerle (örneğin silikon güneş pilleri) keskin bir tezat oluşturmaktadır.
3. JV Histeresisi ve MPPT İzleme Kaybı
JV histerezisi, PSC'lerde Maksimum Güç Noktası (MPP) takibinin doğruluğunu etkileyen yaygın bir olgudur. Deneyler, histerezinin yaşlanma ve düşük sıcaklık koşullarında önemli ölçüde arttığını ve MPPT takip kalitesini düşürdüğünü göstermiştir.5°C, MPPT izleme voltaj dalgalanması %35'i aştıBu durum, önemli miktarda enerji kaybına yol açar. Bu etki özellikle kış aylarında belirginleşerek, PSC'lerin enerji çıktısını azaltır.
4. Perovskit Metastabilite Etkileri
Işık emme etkisinin (LSE) neden olduğu metastabilite, perovskitleri geleneksel fotovoltaiklere kıyasla ayıran temel bir özelliktir. Deneyler, yeni hücrelerin dakikalar içinde ışık doygunluğuna ulaştığını, yaşlı hücrelerin ise72 saatten fazla sürekli aydınlatmaDoygunluğa ulaşmak için. Ayrıca, sıcaklık LSE'yi önemli ölçüde etkiler. Düşük kış sıcaklıkları ve ışık koşulları altında LSE doymamış kalır ve bu da yetersiz voltaj kazanımına ve performans düşüşüne neden olur. Bu etki, PSC'lerin mevsimsel performansında temel bir faktördür.
Perovskit güneş hücrelerindeki mevsimsel değişimlerin büyüklüğü iklim ve cihaz özelliklerine bağlıdır. Berlin ile karşılaştırıldığında, ekvatora daha yakın bölgeler daha küçük spektral değişimler sergileyerek spektral kaymalardan kaynaklanan akım farklılıklarını azaltır. Ayrıca, düşük sıcaklık kayıpları daha sıcak iklimlerde azalabilir. Ancak, yaşlanma ve düşük sıcaklıklar nedeniyle MPPT kayıpları daha sıcak iklimlerde yoğunlaşabilir. Metastabilite, özellikle düşük kış sıcaklıkları ve LSE doymamışlığının performans düşüşüne yol açtığı ışık koşullarında, mevsimsel performansta önemli bir faktör olmaya devam etmektedir.
Önemli Çıkarımlar: Mevsimsel değişimler, spektral kaymalar, sıcaklık etkileri, MPPT kayıpları ve metastabilite nedeniyle perovskit güneş hücresi performansını önemli ölçüde etkiler ve kış aylarında verimlilik %30'a kadar düşebilir. MPPT testi, bu etkileri ölçmek ve kararlılığı optimize etmek için kritik öneme sahiptir.
