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1.1 拉伸试样 拉伸试验所采用的柔性薄膜太阳能电池为美国Konarka公司生产的以透明导电高分子柔性薄膜为衬底,封装材料为PET的有机薄膜太阳能电池KT200(长度*宽度*厚度=464mm*352mm0.48mm,如图4所示)。 1.2 拉伸方案 试验通过电子万能试验机采用程序控制位移的方式对试样电池进行拉伸试验,具体步骤如下: (1)拉伸速度:控制拉伸位移10mm/min,持续时间1min; (2)当前位移保持30s。 将(1)~(2)步骤循环,直至试样电池破坏。在拉伸试验同时,通过示波器扫描和万能表读数分别采集得到在拉伸试验过程中的电压输出变化波形曲线,并对波形曲线分别进行对比分析。 2 拉伸试验结果分析 2.1 力学性能 选取两块试样电池,分别沿垂直于电池条方向和平行于电池条方向进行单向拉伸试验至试样电池破坏(见图5),同时通过与电子万能试验机相连的计算机得到应力-应变曲线(见图6)。 由图5可见,电池在垂直于电池方向拉伸时的破坏方式为中间某条电池出现撕裂裂纹,从而导致电池破坏;而电池在平行于电池方向拉伸时的破坏方式为所有电池条被齐齐拉断。 同样由图6可以看出:电池在垂直于电池条方向的拉伸强度约为26.50MPa,而平行于电池条方向的拉伸强度则达到57.25MPa,约为垂直于电池条方向拉伸强度的2.16倍。同时对图中的应力-应变曲线进行分析,通过切线弹性模量计算公式,可分别得到垂直于电池条方向的弹性模量E=2720MPa,平行于电池条方向的弹性模量E=3650MPa,两者存在一定的差距(约为25%)。并且,试样电池在平行电池条方向拉伸时的延展性要优于垂直电池条方向拉伸时(图中的应力曲线下降段为试验位移保持阶段,在此阶段拉力有一定程度的卸载,而位移保持不变)。由上述结论可以看出,在拉伸试验过程中,试样电池在平行于电池条方向的弹性模量、拉伸强度、延展性等力学性能指标都要优于垂直电池条方向。 2.2 电学性能 依据示波器和万能表在拉伸试验过程中得到的柔性薄膜太阳能电池输出电压变化值,以及与电子万能试验机相连的计算机得到的应变值,绘制出输出电压-应变关系曲线(如图7所示),并对两组曲线分别进行对比。 由图7可以发现,示波器与万能表所采集到的数据曲线基本一致。试样电池在垂直于电池条方向拉伸时,电池在初始阶段输出电压有微小程度的下降;在应变达到4.3%时,输出电压出现较大程度的波动,并迅速降为零。从输出电压变化情况来看,试样电池在垂直于电池条方向拉伸时的破坏模式是脆性破坏。 |