深入探讨钙钛矿太阳能电池失效途径的新见解与影响因素

来自 实验室仪器网

研究人员在可扩展的宽禁带钙钛矿太阳能电池中发现了一条关键的降解途径，为串联太阳能系统的进步做出了贡献。

这项研究发表在《材料未来》上，展示了黑暗和光照下的热应力如何显着影响这些太阳能电池的耐用性。

钙钛矿材料，特别是宽禁带（WBG）杂化有机卤化铅类型，因其优异的光电性能而受到广泛研究。它们作为串联太阳能电池的顶层吸收器特别有吸引力，其中堆叠两层或多层以提高效率。然而，研究人员仍在寻求长期稳定性。

团队发现，降解机制因环境条件而异。在黑暗中，稳定性失效通常被追踪到材料中的电荷传输层，而在照明下，吸收材料本身显示出明显劣化的迹象。

为了进一步研究，研究人员将这些设备提交给复制行业规范的快速压力测试，特别是 ISOS-D2 和 ISOS-L2，以模拟实验室条件下和一周内的磨损年限。该研究的结果对于追求商业上可行的高效钙钛矿太阳能技术具有重要意义，这对可持续能源生产的未来至关重要。

确定的一个关键问题是相位分离。这是钙钛矿中的溴离子和碘离子分离的过程，削弱了材料的结构。这种效应在热和光下最为明显，类似于现实世界的太阳能发电场条件。

虽然过去已经提出了各种策略来解决不稳定性问题，但很少有策略在可扩展设备中进行测试。以前的许多研究都依赖于实验室规模的制造方法，例如旋涂，这种方法不适合商业生产。

相比之下，目前的研究使用可扩展的制造技术，并直接将宽禁带器件与更稳定、更窄的禁带替代品进行比较。他们的并排比较表明，不同的应力条件会触发不同的失效模式。

他们从研究中得出结论，“钙钛矿稳定性”不能用固定的方法来处理，因为它在很大程度上取决于设备的使用方式和地点。该团队表示，随着该技术接近商业化，仍然存在一些挑战。

首先，有必要更好地了解各种应力情况下的纳米级劣化。这是对提高宽禁带钙钛矿在材料、电池和组件水平稳定性的尝试的补充。

其次，应在更广泛的应力设置下评估这些设备，这可能导致识别新的降解途径。室外现场部署对于这些测试至关重要，因为它模拟了真实世界的设备使用，并且应该突出哪些加速测试最适合重现这些设置。

最后，随着该技术接近商业化，应建立明确的工业稳定性标准以及量身定制的标准化加速应力测试。

影响：这项研究是了解宽能隙钙钛矿太阳能电池稳定性问题的重要一步。这种理解最终将允许超高效太阳能电池技术的商业化和进步。

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