隨著物聯網設備激增，無線傳感器網絡（WSN）的持續供能需求催生了對室內光能收集技術的革新。基于聚酰亞胺（PI）基底的高效柔性非晶硅（a-Si:H）薄膜光伏組件，其在室內弱光環境下實現9.1%的孔徑效率突破。美能穩態光衰老化試驗箱可以為薄膜光伏組件質量控制提供相應的環境模擬和加速試驗。經高光強下1000小時老化后，最大功率衰減低于10%，為電子設備的自供能系統提供了全新解決方案。

PECVD工藝

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使用標準PECVD系統在190°C下沉積a-Si:H層。關鍵參數氫稀釋比（R = H?/SiH?）在2~40間變化。研究表明，R值略低于微晶硅相形成的閾值時，可獲得高性能的非晶硅材料。R值變化顯著影響薄膜應力：R=2時呈+1.8 GPa張應力，R=5時轉為-4.33 GPa壓應力，這與SiH?/SiH鍵合濃度相關。

電池結構

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(a) 柔性硅組件設計；(b) 聚酰亞胺箔上的制備結構

p-i-n電池采用三甲基硼烷（TMB）和PH?進行原位摻雜。重點優化了背接觸材料：對比了SnO?:F（TCO）和鉬（Mo）。研究發現，Mo作為背接觸與p型a-SiF，其內建電壓（Vbi）高出約20 mV。

柔性組件結構

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(a) 組件布局；(b) 聚酰亞胺基底柔性組件實物圖

最終優化的組件結構為在聚酰亞胺基板上依次沉積Mo背接觸層、a-Si:H p-i-n層和ZnO:Al (AZO)透明前接觸層。多個電池在基板上單片集成串聯6×5 cm2組件。

室內光伏組件性能

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柔性光伏組件I-V曲線及電氣參數表（300 lx, F12光譜）

在模擬室內環境（F12熒光燈光譜，300 lx）下測試，面積為5 cm x 6 cm的柔性組件實現了8.7%的總面積效率，有效面積效率高達9.1%，相比之前結果（6%）有顯著提升，這得益于a-Si:H沉積工藝（特別是氫稀釋比R）的優化。

柔性光伏組件效率隨照度變化：(a)100-1000 lx，(b)1000-5000 lx

組件在100 lx至5000 lx的寬光強范圍內表現出穩定的效率，表明工藝在低光下無明顯損失。

可靠性與機械性能

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不同氫硅烷比（R）組件在3000 lx下1000小時的最大功率衰減

光致衰減：優化氫稀釋比R有效抑制了Staebler-Wronski效應。經高光強（3000 lx, F12光譜含UV）下1000小時老化后，最大功率衰減低于10%。

(a)彎折測試裝置及(b)1.9cm半徑800次彎折后性能變化

機械柔性：組件展現出卓越的機械柔韌性。在遠小于行業標準（5 cm彎曲半徑）的約2 cm彎曲半徑下，經過超過800次反復彎曲后，其光伏性能未出現明顯下降。

成功開發聚酰亞胺基柔性a-Si:H光伏組件，通過PECVD低溫沉積與Mo接觸優化，在300 lx室內光下實現9.1%孔徑效率。組件兼具寬照度適應性、抗彎折性及低光衰特性，為無線傳感器網絡提供高效能源解決方案。

美能穩態光衰老化試驗箱

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美能穩態光衰試驗箱采用能摸擬全光譜光源的金鹵燈，來再現不同環境下存在的破壞性光波，可以為光伏組件產品開發和質量控制提供相應的環境模擬和加速試驗。

光照試驗執行標準按IEC61215標準中MQT08、MQT09條款規定的穩定性測試

輻照面積可做到6040×2560mm

光照等級滿足BBA標準

美能穩態光衰試驗箱用于評估光伏組件在長期光照下的穩定性，通過測試室內光伏組件在高光照強度下的性能衰減，驗證優化工藝的有效性。

原文參考：Efficient flexible thin film silicon module on plastics for indoor energy harvesting

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