试样电池在平行于电池条方向拉伸时,开始阶段(应变≦1%)输出电压有略微的上升,但随着应变不断的增加,输出电压总体呈下降趋势。电池进入塑性阶段后(应变≧2.8%),输出电压开始显著下降。试样电池被拉断后,仍有微量的电压输出(0.82V)。不难看出,从输出电压变化情况来看,试样电池在平行于电池条方向拉伸时的破坏模式是属于延性破坏。同时在平行于电池条方向拉伸过程中发现,电池在弹性阶段范围内(应变约为2.2%时),随着拉应力的减少(此时拉伸试验进入位移保持阶段,拉力有一定程度的卸载),输出电压值明显回升,但在进入塑性阶段后无此现象。由此可以看出,试样电池在弹性阶段应力卸除后,弹性应变恢复,电池结构回到正常状态,输出电压也回到初始值;而在塑性阶段,由于不断增加的拉应力产生塑性应变后,电池结构已经遭到一定程度的破坏,从而即使在位移保持阶段拉应力有所减少的情况下,电池输出电压也呈下降趋势。 从电池的工作原理层面分析试验结果,可以认为在拉伸过程中,由于拉应变的增加,导致试样电池中光阳极与对电极的相对距离减少,从而导致输出电压的下降。因此在弹性阶段,在拉力卸载阶段,随着拉应变减少,光阳极与对电极的相对距离恢复到初始状态,输出电压也同样恢复到初始值;然而在塑性阶段,由于试样电池产生塑性应变无法恢复,输出电压始终是呈现下降趋势。 从上述结论中不难看出,电池在不同方向的拉应力作用影响下,输出电压的变化也明显不同。但总体上来说,电池在平行于电池条拉伸时的光电性能表现要优于垂直电池条方向。
本文通过对柔性薄膜太阳能电池进行单向拉伸试验得出电池的弹性模量、拉伸强度等力学性能指标。同时,在试验过程中测得电池在不同拉应力方向影响下输出电压的变化情况。从试验结果来看: (1)试验所选的柔性薄膜太阳能电池的弹性模量、拉伸强度、延展性等力学性能指标在平行电池条方向拉伸时都要优于垂直电池条方向。 (2)在不同方向拉应力作用影响下,试样电池的光电性能变化完全不同。但从总体上来说,在平行于电池条方向拉伸时试样电池所体现的光电性能要优于垂直于电池条方向拉伸时。 (3)从光电性能角度出发,试样电池在垂直于电池条方向拉伸时是发生脆性破坏,而在平行于电池条方向拉伸时是发生延性破坏。 (4)在平行于电池条方向拉应力作用影响下,试样电池在弹性阶段时的光电性能表现要优于塑性阶段。 综上所述,试样柔性薄膜太阳能电池在实际使用过程中,如需承受一定的拉应力,应使应力方向平行于电池条方向。同时应严格控制所施加的应力大小,避免电池因进入塑性阶段而导致发电效率的大大降低。 |
