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，甚至超過晶硅，在效率上鈣鈦礦電池完全可以進(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(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)功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）進(jìn)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(qiáng)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級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(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），可以對多組電池同時進(jìn)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(qiáng)大數(shù)據(jù)分析軟件可以實(shí)時查看和對比不同樣品的各項性能指標(biāo)。

一、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LED太陽光模擬器和白光LED單色光源，以下分別對兩種光源進(jìn)行介紹

●3A級LED太陽光模擬器

YJ-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完美升級換代產(chǎn)品，優(yōu)良的特性更加適合對太陽能電池、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，使用多種不同波長的LED進(jìn)行光譜擬合，更加完美的實(shí)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(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個光譜段，每個光譜段均可獨(dú)立調(diào)節(jié)控制。用戶可自定義不同光譜滿足不同測試需要。

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

●可選光強(qiáng)反饋系統(tǒng)，實(shí)時光強(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(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制與協(xié)同。

技術(shù)參數(shù)

型號YJ-LED-AAA-100LYJ-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×100mm210mm×210mm光譜匹配度A+均勻性A時間不穩(wěn)定性A+光源使用壽命＞10000小時典型輸出功率100 to 1100 W/m2 (0.1 to 1.1 SUN) 可調(diào)供電電壓AC220V/50HZ光譜圖

●LED白光光源

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(jìn)口燈珠，定制高熱容鋁合金散熱片，無極調(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(qiáng)接受非標(biāo)定制，出貨燈板等效光強(qiáng)達(dá)到7sun；燈板面積接受非標(biāo)定制，出貨燈板面積達(dá)到1000mm×600mm，可更大。

●可靠：

漏電保護(hù)&過壓過流保護(hù)系統(tǒng)。

光源光譜圖

兩種光源方案的對比

3A級LED太陽光模擬器LED白光光源光譜范圍350nm~1100nm450nm光譜匹配等級A+無均勻性A無時間穩(wěn)定性A+A1.1.2、測試系統(tǒng)本系統(tǒng)可配置獨(dú)立單通道測量系統(tǒng)和單通道輪詢測量系統(tǒng)，以下分別做介紹

●多通道并行測試系統(tǒng)

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LS-8091A電壓60V電流5A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)時間≤10ms輸入220V AC±10% ，頻率47Hz-63Hz溫度規(guī)格工作溫度：0℃-40℃；存儲溫度：-20℃-60℃工作環(huán)境海拔：＜2000m；相對濕度：5%-90%（無結(jié)露）；使用氣壓：80-110kPa●單通道輪詢測量系統(tǒng)本系統(tǒng)采用吉時利24XX系列源表+自研源表通道擴(kuò)展器可將單通道吉時利24XX系列源表拓展成24通道實(shí)現(xiàn)多通道輪詢測量

兩種測量方案的對比

多通道并行測試系統(tǒng)單通道輪詢測量系統(tǒng)測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)表與吉時利24XX測量精度一致測量方式并行測量，每一個通道可以同時測量輪詢測量，測完一個通道接著再測下一個通道可測參數(shù)無區(qū)別測量參數(shù)設(shè)置起始電壓、終點(diǎn)電壓、掃描步長等每通道可獨(dú)立設(shè)置起始電壓、終點(diǎn)電壓、掃描步長每通道需保持一致1.1.3、測試夾具本公司可定制通N2樣品腔體，通過密封圈進(jìn)行密封防止泄露，通過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

●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(jìn)行可控的封裝電池，將電池通過水冷板、加熱板進(jìn)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

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(shè)置起始電壓、終點(diǎn)電壓、掃描步長、正反IV掃描功能

●MPPT追蹤模式

運(yùn)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(diǎn)位置，使電池長時間保持在功率放電狀態(tài)， 放電過程實(shí)時監(jiān)控輸出功率， 通過設(shè)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(guān)鍵性能指標(biāo)隨時間變化的情況（1000小時內(nèi)100個數(shù)據(jù)點(diǎn)）。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(diǎn)可能達(dá)到數(shù)十萬個（如每10秒記錄一個P點(diǎn)，則1000小時內(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能電池真實(shí)功率的變化。

●恒壓模式

與MPPT一樣要通過定期掃描IV，得到四個關(guān)鍵性能指標(biāo)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(fù)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(shè)定為0- VO