Nat. Energy：系統研究操作條件對鈣鈦礦太陽電池降解性能的影響

【引言】

效率、成本和穩定性是人們考慮光伏技術商業化應用的三個主要因素。有機-無機雜化鈣鈦礦太陽的能量轉化效率已經提高到22.1%。另外，對于最終的產品來說，良好的穩定性是必須的。目前廣泛使用的鈣鈦礦吸收層是不穩定的，其穩定性測試方法很多。由于實驗條件可以影響穩定性測試，同這些不同的測試方法難以獲得相似的測試結構。因此，穩定性這個術語應該慎用。商用的光伏面板要通過嚴格的商業標準測試。但是這些測試對于評價新型材料體系的穩定性并不是最好的選擇。另一方面，為了保證鈣鈦礦太陽電池穩定性測試結果的相似性和可比性，應該制定出一套與有機光伏電池測試操作相似的測試系統。

【成果簡介】

近日，瑞士化學科學與工程研究所的Wolfgang Tress和Konrad Domanski?（共同通訊作者）在Nat. Energy上發表最新研究成果“Systematic investigation of the impact of operation conditions on the degradation behaviour of perovskite solar cells”。在該文中，研究者研究了外部和本體環境條件對鈣鈦礦太陽電池的降解影響最大。在此基礎上，我們也顯示了實驗的結果如何被扭曲，如何避免普通的圈套。該研究引發了對如何檢測鈣鈦礦太陽電池穩定性的討論，有利于可靠、穩定的測試體系的形成和發展。

【圖文導讀】

圖1 紫外光對于鈣鈦礦太陽電池穩定性的影響

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圖2 外界環境和光對穩定性測試的影響

（a）O₂ 和H₂O對于正在光照的鈣鈦礦太陽電池穩定性的影響

（b）0%RH、 N₂和20℃時，光照對器件穩定性的影響

（c）0%RH、 空氣和20℃時，光照對器件穩定性的影響

（d）5%RH、 空氣和20℃時，光照對器件穩定性的影響

（e）100%RH、 空氣和20℃時，光照對器件穩定性的影響

圖3溫度對器件穩定性的影響

（a）溫度和溫度循環對于正在光照的鈣鈦礦太陽電池穩定性的影響

（b）溫度循環下器件的效率變化圖

圖4 器件上的負載對穩定性的影響

（a）PCE隨時間的變化

（b）Voc隨時間的變化

（c）FF隨時間的變化

（d）Jsc隨時間的變化

（e）滯后效應隨時間的變化

圖5 如何在陳化器件測試器件的效率

圖6 光的循環對器件穩定性的影響

圖7 在MPP和N₂時，儲存器件的一個典型結果

（a）器件表現出一個最初的指數降低區域，然后是線性降低區域

（b）陳化程序的示意圖

【小結】

在這項工作中，研究者討論了如何陳化鈣鈦礦太陽電池。該研究表明最可靠的研究鈣鈦礦電池穩定性的方式需要在1 Sun照射下進行。同時還需要控制實驗的周圍環境。該研究有助于鈣鈦礦太陽電池穩定性標準測試體系的形成和發展。

文獻鏈接： Systematic investigation of the impact of operation conditions on the degradation behaviour of perovskite solar cells（Nat. Energy，2018，DOI:10.1038/s41560-017-0060-5）

本文由材料人編輯部新能源小組馬永超編譯整理，點我加入材料人編輯部。

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