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钙钛矿太阳能电池的稳定性

钙钛矿太阳能电池的稳定性,钙钛矿太阳能电池(PSC)的一大挑战是短期和长期稳定性。PSC的不稳定性主要与环境影响(水分和氧气)有关,基于甲基铵的钙钛矿的热应力和固有稳定性,在施加电压下加热,光影响(紫外线)和机械脆性。已经进行了一些关于PSC稳定性的研究,并且已经证明某些元素对PSC的稳定性很重要。但是,没有用于PSC的标准“操作”稳定性协议。但是最近提出了一种量化杂化卤化物钙钛矿固有化学稳定性的方法。

吸收剂材料的有机成分的水溶性使设备极易在潮湿环境中迅速降解。可以通过在制造步骤中优化组成材料、电池的结构、界面和环境条件来减少由水分引起的降解。用碳纳米管和惰性聚合物基体的复合材料包裹钙钛矿吸收剂可以防止材料在高温下被潮湿空气立即降解。然而,尚未证明钙钛矿太阳能电池的长期研究和全面的封装技术。带有介孔TiO的设备2层与所述钙钛矿吸收敏化,也都是UV -unstable,由于在TiO内部光生空穴之间的相互作用2和氧自由基的TiO的表面上2。

在室温下在CH 3 NH 3 PbI 3中测得的0.5 W /(Km)的超低导热系数可以防止沉积的光快速传播,并使电池对热应力具有抵抗力,从而缩短其使用寿命。钙钛矿薄膜中的PbI 2残留物已通过实验证明对装置的长期稳定性具有负面影响。据称可以通过用金属氧化物层代替有机传输层来解决稳定问题,从而使电池在60天后保持90%的容量。此外,可以通过使用多功能氟化光敏聚合物涂料解决两个不稳定性问题,该涂料在设备的正面具有发光和易于清洁的功能,同时在背面接触侧形成了对环境水分的强疏水性屏障。前涂层可以通过将整个入射太阳光谱的紫外线转换成可见光来防止整个入射太阳光谱的紫外线与PSC电池堆发生负作用,而后层可以防止水渗透到太阳能电池堆中。在实验室进行的180天老化测试和超过3个月的实际室外条件测试中,所得器件在电源转换效率方面表现出出色的稳定性。

2015年7月,主要障碍是xxx的钙钛矿太阳能电池只有指甲大小,并且在潮湿环境中会迅速降解。然而,EPFL的研究人员于2017年6月发表了一项研究,成功地证明了大型钙钛矿太阳能电池组件在一年内未观察到退化(短路情况)。现在,研究团队与其他组织一起旨在开发一种可完全印刷的钙钛矿太阳能电池,其效率达到22%,老化测试后的性能达到90%。

2019年初,迄今为止报告的最长的稳定性测试显示,在至少1个太阳光照射下,基于氙气灯的太阳模拟器在没有紫外线过滤的情况下,在xxx功率点跟踪(MPPT)的条件下,至少连续运行4000小时,就可以稳定输出功率。值得注意的是,在稳定性测试中使用的光收集器是经典的基于甲基铵(MA)的钙钛矿MAPbI 3,但是器件的构建没有有机基的选择性层,也没有金属背接触。在这些条件下,仅热应力是造成封装器件工作稳定性下降的主要因素。

钙钛矿材料的固有脆性要求外在增强以保护该关键层免受机械应力。将机械增强支架直接插入钙钛矿太阳能电池的活性层中导致形成的复合太阳能电池的抗断裂性提高了30倍,从而将钙钛矿太阳能电池的断裂特性重新定位到与常规c-Si,CIGS相同的区域中和CdTe太阳能电池。


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