ペロブスカイト太陽電池の機械特性評価

ペロブスカイト太陽電池の機械特性評価とは

ペロブスカイト太陽電池は高効率・低コストが期待される次世代太陽電池として注目されていますが、実用化には機械的な信頼性の確保が不可欠です。ペロブスカイト層や界面は応力に対して脆弱であり、曲げや熱変形、長期使用による劣化が性能低下を引き起こす可能性があります。特にフレキシブル用途や大面積化を見据えた開発においては、機械特性を定量的に評価し、劣化メカニズムを把握することが、安定性向上と製品設計最適化の鍵となります。

機械特性と電気特性の同時測定

ITO（酸化インジウムスズ）に代表される透明導電性フィルムは延伸負荷に対して脆弱なため、坦持体である高分子フィルムとの伸びの乖離が課題です。透明導電フィルムの機械特性と電気特性を同時に測定し、耐延伸性を複合的に評価します。

静的引張試験と電気抵抗測定の同期

静的引張試験と電気抵抗測定の同時実施の例を図1に示します。高分子基板の静的引張試験と、試料表面の透明導電性フィルムの電気抵抗測定のタイムスケールを同期させることで、高分子基板の応力-ひずみ値に対する、透明導電性フィルムの変形-破断のタイミングをモニタできます。

当社では万能試験機を用いており、基材の引張、圧縮、曲げ、せん断等、様々な挙動に対する透明導電性フィルムの追従性を評価できます。また、万能試験機に併設された恒温恒湿槽を用いて、温度・湿度制御下での評価も可能です。

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  PC（ポリカーボネート）製のJIS型ダンベル試験片上に、透明導電性フィルムを形成したテストピースを用いて試験を行い、PC基板の伸び率に対する、PC基板の引張応力と導電性薄フィルムの電気抵抗値の相関になります。

曲げ疲労試験

屋外環境で使用される太陽電池は、風による繰り返しの揺れや振動に常時さらされ、その長期信頼性の確保が課題の一つです。使用環境を想定した「曲げ疲労試験」により、太陽電池モジュールの力学特性評価を提供いたします。

試験機仕様

• 荷重容量： 10kN、100kN
• 制御モード： 4点曲げ式両振り、片振り、部分片振り
• 制御信号： 荷重制御、変位制御
• 試験片形状： 右図参照　（図以外の試験片形状については別途お問い合わせください。）
• 試験温度、湿度： ご要望に応じた設定が可能です。お問い合わせください

設備紹介

太陽電池向け材料の素材強度から完成品モジュール、さらには構造材料と一体化したシステムレベルの評価まで、幅広い段階での力学特性評価を提供いたします。

機械的特性の評価

• • 恒温槽付き50kN万能試験機
  • 計装化シャルピー試験機
  • 100kN高温低サイクル疲労試験機
  • 温湿度制御可能疲労試験機
  • 高温回転曲げ疲労試験機
  • 平面曲げ疲労試験機
• • 3kN/25N･m 2軸疲労試験機
  • 10kN/100N･m 2軸疲労試験機
  • 22.5N･m ねじり試験機
  • 220N･m ねじり試験機
  • 温湿度制御可能クリープ試験機

主要な試験装置となります。上記以外の装置も多数保有しております。