Nat. Energy：系统研究操作条件对钙钛矿太阳电池降解性能的影响

【引言】

效率、成本和稳定性是人们考虑光伏技术商业化应用的三个主要因素。有机-无机杂化钙钛矿太阳的能量转化效率已经提高到22.1%。另外，对于最终的产品来说，良好的稳定性是必须的。目前广泛使用的钙钛矿吸收层是不稳定的，其稳定性测试方法很多。由于实验条件可以影响稳定性测试，同这些不同的测试方法难以获得相似的测试结构。因此，稳定性这个术语应该慎用。商用的光伏面板要通过严格的商业标准测试。但是这些测试对于评价新型材料体系的稳定性并不是最好的选择。另一方面，为了保证钙钛矿太阳电池稳定性测试结果的相似性和可比性，应该制定出一套与有机光伏电池测试操作相似的测试系统。

【成果简介】

近日，瑞士化学科学与工程研究所的Wolfgang Tress和Konrad Domanski （共同通讯作者）在Nat. Energy上发表最新研究成果“Systematic investigation of the impact of operation conditions on the degradation behaviour of perovskite solar cells”。在该文中，研究者研究了外部和本体环境条件对钙钛矿太阳电池的降解影响最大。在此基础上，我们也显示了实验的结果如何被扭曲，如何避免普通的圈套。该研究引发了对如何检测钙钛矿太阳电池稳定性的讨论，有利于可靠、稳定的测试体系的形成和发展。

【图文导读】

图1 紫外光对于钙钛矿太阳电池稳定性的影响

图2 外界环境和光对稳定性测试的影响

（a）O₂ 和H₂O对于正在光照的钙钛矿太阳电池稳定性的影响

（b）0%RH、 N₂和20℃时，光照对器件稳定性的影响

（c）0%RH、 空气和20℃时，光照对器件稳定性的影响

（d）5%RH、 空气和20℃时，光照对器件稳定性的影响

（e）100%RH、 空气和20℃时，光照对器件稳定性的影响

图3温度对器件稳定性的影响

（a）温度和温度循环对于正在光照的钙钛矿太阳电池稳定性的影响

（b）温度循环下器件的效率变化图

图4 器件上的负载对稳定性的影响

（a）PCE随时间的变化

（b）Voc随时间的变化

（c）FF随时间的变化

（d）Jsc随时间的变化

（e）滞后效应随时间的变化

图5 如何在陈化器件测试器件的效率

图6 光的循环对器件稳定性的影响

图7 在MPP和N₂时，储存器件的一个典型结果

（a）器件表现出一个最初的指数降低区域，然后是线性降低区域

（b）陈化程序的示意图

【小结】

在这项工作中，研究者讨论了如何陈化钙钛矿太阳电池。该研究表明最可靠的研究钙钛矿电池稳定性的方式需要在1 Sun照射下进行。同时还需要控制实验的周围环境。该研究有助于钙钛矿太阳电池稳定性标准测试体系的形成和发展。

文献链接： 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）

本文由材料人编辑部新能源小组马永超编译整理，点我加入材料人编辑部。

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