具有减少的老化的光伏装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有钙钛矿PV电池的光伏装置，并且尤其涉及这种钙钛矿PV电池的老化。提出借助于电参数的测量来确定钙钛矿PV电池的内部温度或用于所述钙钛矿PV电池的内部温度的量度。对于确定对应的测量值超过阈值、即内部温度过高的情况，调整钙钛矿PV电池的运行条件使得内部温度再次降低。这例如可以通过如下方式来实现：将与钙钛矿PV电池相关联的功率电子装置的输入电阻调整成，使得由于对应改变的电流而出现较小的欧姆损耗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有减少的老化的光伏装置
本专利技术涉及一种具有钙钛矿光伏电池(PV电池)的光伏装置，并且尤其涉及这种钙钛矿PV电池的老化。
技术介绍
出于环境政策原因并且日益地也出于经济原因，例如在中欧，借助于光伏(PV)的装置的太阳能发电占电力产生的份额强烈提升。在世界范围内已经安装了大量PV设备，所述PV设备主要以常规方式借助于硅基PV电池来构造，其中PV电池的光敏部件基本上由硅构成，所述PV电池在借助于光L照射时提供电压U1，即所述PV电池将射到PV电池上的光L转换成输出电压U1。然而多年来，研究所谓的钙钛矿材料如例如CH3NH3PbI3(或更普遍地(CH3NH3)MX3-xYx(其中M＝Pb或Sn，以及X，Y＝I，Br或Cl))在PV电池中的使用，所述钙钛矿材料由于其光电特性允许将电磁辐射能高效地转换成电能。一方面，钙钛矿基PV电池、即其光敏部件基本上由钙钛矿材料构成的PV电池的特征在于其比较低廉。另一方面，钙钛矿PV电池是传统硅基PV电池的重要的替选物，因为由于近年来在所述钙钛矿PV电池的受所谓的“光转换效率”(PCE(photoconversionefficiency)))影响的效率从百分之几到如今高于20％方面取得的进步表明，可实现明显超过传统PV电池的效率或效益的效率或效益。在此可设想单独地运行钙钛矿PV电池，抑或以串联PV模块、例如与传统硅PV电池组合来运行钙钛矿PV电池。后者例如在PCT/EP2018/055499中进行描述。尽管发展大有希望，但是钙钛矿PV电池仍饱受其效率或其效能不恒定的问题。尤其地，在这个背景中已经确定：钙钛矿PV电池的效率由于其通常缺乏的热稳定性而对高温敏感地做出反应，即换言之，钙钛矿PV电池的效率随着温度升高而降低。然而，缺乏的热稳定性不仅对钙钛矿PV电池产生短期影响。温度负荷还引起钙钛矿PV电池的加速老化，例如，这可以表示可能引起光敏部件所基于的钙钛矿材料的分解以及离子迁移和/或在光敏部件中形成缺陷。所述效果中的每个效果以负面的方式和方法影响光敏部件的材料的光电性能，使得表征PV电池的参数如例如空载电压、短路电流强度以及最终效率中期至长期地变差，例如，所谓的“光子转换效率”(PCE(photonconversionefficiency))是对于所述参数的量度值。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是减少钙钛矿PV电池的中期和长期老化。所述目的通过在权利要求1中描述的PV装置和在权利要求9中所描述的运行方法来实现。从属权利要求描述了有利的设计方案。PV装置具有钙钛矿PV电池，所述钙钛矿PV电池用于将射到钙钛矿PV电池上的光L转换成可在钙钛矿PV电池的电连接部处分接的输出电压U1，以及所述PV装置具有装置，所述装置用于监控钙钛矿PV电池的当前内部温度T(t1)并且如果所述内部温度超过温度阈值TS，则采取用于降低内部温度的对应的措施。在所述背景下，所述装置设立用于确定用于钙钛矿PV电池的内部温度T的量度，并且为此至少在PV装置的测量状态下测量钙钛矿PV电池的电参数PARAM，并且从测量的参数PARAM(t1)中确定用于钙钛矿PV电池的当前内部温度T(t1)的量度。因此，在用于运行这种PV装置的以减慢PV装置的钙钛矿PV电池的老化为最终目的的方法中，在PV装置的测量状态下测量钙钛矿PV电池的电参数，并且从测量的参数中确定用于钙钛矿PV电池的当前内部温度的量度。在此和下面使用的应确定用于内部温度的“量度”的表达自然包含如下特点：不仅确定用于温度的量度，而且实际上还确定温度本身。对于在此提出的应用，实际上不强制性地需要存在绝对温度，因为如在下文中仍描述的，与阈值TS的比较是关键的。在所述阈值TS同样对应地确定规格或缩放的前提条件下，可以仅利用用于内部温度的量度就足够了。为了也可以中期和长期地确保钙钛矿PV电池的高效运行，必须监控并且尽可能地避免所提及的影响老化的参数。尤其地，在此考虑钙钛矿PV电池的内部温度、即钙钛矿PV电池的内部中的温度、例如光敏部件的温度。内部温度对钙钛矿基PV电池的性能和长期稳定性具有很大影响。然而，至今借助于常用的装置直接测量内部温度不可行，因为没有具有集成的温度传感器的PV电池可用。因此，遵循如下构思：使用温度对钙钛矿PV电池的特定的电参数的影响，以便推断出温度。特定的电参数及其变化假定为用于钙钛矿PV电池的当前内部温度的量度。所述构思所基于的方式在于，可以以减少钙钛矿PV电池的退化为目的实现PV电池的监控和对应的控制或调节，而无须物理地改变PV电池本身。装置设立用于，将用于钙钛矿PV电池的当前内部温度T的确定的量度与阈值TS进行比较，并且对于用于当前内部温度T的确定的量度超过阈值TS的特定情况，调整钙钛矿PV电池的运行条件使得降低内部温度。因此防止由于钙钛矿PV电池的过度的内部温度引起钙钛矿PV电池的损坏和/或提前的或加速的老化。例如，可以将在没有对应的换算的情况下还不表示温度而是仅是用于温度的量度的所测量的参数PARAM与阈值TS进行比较，同样情况适用于所述阈值，即所述阈值不表示真实的温度，而是仅是用于所述温度的量度。所述装置还设立用于，运行PV装置的功率电子装置，使得在特定情况下通过调整PV装置的功率电子装置的输入电阻来减小在钙钛矿PV电池的输出电压U1的情况下形成的电流I1，所述功率电子装置至少在PV装置的正常的运行状态下将通过钙钛矿PV电池在借助于光L照射时提供的输出电压U1转换成可在功率电子装置的输出端A处分接的输出电压U2。因此，运行方法提出，将用于钙钛矿PV电池的当前内部温度T的确定的量度与阈值TS进行比较，并且对于用于当前内部温度T的确定的量度超过阈值TS的特定情况，调整钙钛矿PV电池的运行条件使得内部温度降低。在特定情况下通过调整PV装置的功率电子装置的输入电阻来减小在钙钛矿PV电池的输出电压U1的情况下形成的电流I1。由于减小的电流引起较小的欧姆损耗，并从而引起较小的放热。中期和长期地观察，这引起钙钛矿PV电池更缓慢地老化。用于确定用于钙钛矿PV电池的当前内部温度T的量度的装置包括PV装置的电能量源和控制单元，所述控制单元基本上设置用于运行PV装置，并且所述控制单元在所述范围内也可以运行能量源。控制单元设立用于，在测量状态下运行能量源，使得为了测量电参数PARAM，经由钙钛矿PV电池的电连接部并且从电能量源馈送地将可预设的电压施加在钙钛矿PV电池上，并且尤其施加在所述钙钛矿PV电池的光敏部件上，测量钙钛矿PV电池对施加的电压的响应I1，并且从响应I1中结合施加的电压来确定电参数PARAM，使得可以推断出用于内部温度的量度。在此理想地，电能量源是已经在功率电子装置中本来设置的能量源、例如电池组或电容器。在所述情况下，用于确定用于钙钛矿PV电池的当前内部温度的量度的装置包括PV装置的已经所提及的功率电子装置以及PV装置的控制单元，所述控制设备也设立用于运行功率电子装置。控制单元尤其设立用于在测量状态下运行功率电子装置，使得用于测量电参数PARAM的功率电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PV装置(1)，具有：/n-钙钛矿PV电池(110)，所述钙钛矿PV电池用于将射到所述钙钛矿PV电池(110)上的光L转换成输出电压U1，以及/n-用于确定用于所述钙钛矿PV电池(110)的内部温度T的量度的装置(200)，/n其中/n-所述装置(200)设立用于至少在所述PV装置(1)的测量状态下测量所述钙钛矿PV电池(110)的电参数PARAM(t1)，并且从测量的所述参数PARAM(t1)中确定用于所述钙钛矿PV电池(110)的当前内部温度T(t1)的所述量度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180927 DE 102018216607.21.一种PV装置(1)，具有：
-钙钛矿PV电池(110)，所述钙钛矿PV电池用于将射到所述钙钛矿PV电池(110)上的光L转换成输出电压U1，以及
-用于确定用于所述钙钛矿PV电池(110)的内部温度T的量度的装置(200)，
其中
-所述装置(200)设立用于至少在所述PV装置(1)的测量状态下测量所述钙钛矿PV电池(110)的电参数PARAM(t1)，并且从测量的所述参数PARAM(t1)中确定用于所述钙钛矿PV电池(110)的当前内部温度T(t1)的所述量度。


2.根据权利要求1所述的PV装置(1)，其特征在于，所述装置(200)设立用于将确定的用于所述钙钛矿PV电池(110)的当前内部温度T的所述量度与阈值TS进行比较，并且对于确定的用于所述当前内部温度T(t1)的量度超过所述阈值TS的特定情况，调整所述钙钛矿PV电池(110)的运行条件使得所述钙钛矿PV电池(110)的内部温度T降低。


3.根据权利要求2所述的PV装置(1)，其特征在于，所述装置(200)设立用于运行所述PV装置(1)的功率电子装置(120)，使得在特定情况下通过调整所述PV装置(1)的功率电子装置(120)的输入电阻(123)来减小在所述钙钛矿PV电池(110)的输出电压U1的情况下得出的电流(I1)，所述功率电子装置至少在所述PV装置(1)的正常的运行状态下将通过所述钙钛矿PV电池(110)在借助于光L照射时提供的所述输出电压U1转换成能够在所述功率电子装置(120)的输出端(124)处分接的输出电压U2。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的PV装置(1)，其特征在于，用于确定用于所述钙钛矿PV电池(110)的当前内部温度T的量度的所述装置(200)包括：
-电能量源(121，121')，以及
-控制单元(130)，所述控制单元用于运行包括所述能量源(121，121')的所述PV装置，其中所述控制单元(130)设立用于，
-在所述测量状态下运行所述能量源(121，121')，使得为了测量所述电参数PARAM，经由所述钙钛矿PV电池(110)的电连接部(115)并且从所述电能量源(121，121')馈送地将可预设的电压(U_imp，U_cycl)施加到所述钙钛矿PV电池(110)上，并且尤其施加到所述钙钛矿PV电池(110)的光敏部件(111)上，
-测量所述钙钛矿PV电池(110)对施加的所述电压(U_imp，U_cycl)的响应(I1)，
-从所述响应(I1)中结合施加的所述电压(U_imp，U_cycl)确定所述电参数PARAM。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的PV装置(1)，其特征在于，用于确定用于所述钙钛矿PV电池(110)的当前内部温度T(t1)的所述量度的所述装置(200)包括：
-所述PV装置(1)的功率电子装置(120)，以及
-所述PV装置(1)的控制单元(130)，所述控制单元用于运行包括所述功率电子装置(120)的所述PV装置(1)，其中所述控制单元(130)设立用于在所述测量状态下运行所述功率电子装置(120)，使得
-用于测量所述电参数PARAM的所述功率电子装置(120)经由所述钙钛矿PV电池(110)的电连接部(115)并且从集成在所述功率电子装置(120)中的电能量源(121)馈送地将可预设的电压(U_imp，U_cycl)施加到所述钙钛矿PV电池(110...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克西米利安·弗莱舍，罗兰·波勒，埃尔弗里德·西蒙，奥利弗·冯西卡德，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE