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蘇州大學(xué),應(yīng)變調(diào)節(jié)延緩鈣鈦礦太陽能電池的自然運(yùn)行衰減
  發(fā)布日期:2024-10-16

借鑒商業(yè)化硅太陽能電池的經(jīng)驗(yàn),最先進(jìn)的穩(wěn)定性測(cè)試協(xié)議(ISOS協(xié)議)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。盡管太陽能電池在實(shí)際使用中經(jīng)歷晝夜循環(huán),大多數(shù)加速老化測(cè)試采用ISOS-L或ISOS-LC協(xié)議來預(yù)測(cè)壽命。然而,對(duì)于鈣鈦礦太陽能電池(pero-SC),連續(xù)照明下的傳統(tǒng)硅協(xié)議可能低估了其壽命,因?yàn)殁}鈦礦中的離子缺陷在晝夜循環(huán)下會(huì)導(dǎo)致“疲勞”現(xiàn)象,并在休息后恢復(fù)性能。此外,鈣鈦礦的軟晶格結(jié)構(gòu)使得晝夜循環(huán)中的溫度變化引起晶格膨脹和收縮,影響性能,而之前的研究大多忽略了溫度變化的影響。最新研究顯示,經(jīng)過兩年跟蹤,晝夜循環(huán)模式下的pero-SC穩(wěn)定性與連續(xù)照明模式相比有顯著差異。因此,迫切需要開發(fā)更好的方法來理解自然循環(huán)和連續(xù)照明模式對(duì)電池壽命的不同影響。

在此,蘇州大學(xué)李永舫院士、李耀文教授、張曉宏教授聯(lián)合瑞典林雪平大學(xué)高峰教授共同對(duì)鈣鈦礦太陽能電池在連續(xù)光照和自然晝夜循環(huán)模式(循環(huán)模式)下的降解進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)循環(huán)模式下的降解速度更快。這是由于溫度波動(dòng)引起的晶格體積變化,導(dǎo)致循環(huán)晶格應(yīng)變的累積,而連續(xù)模式逐步釋放應(yīng)變。循環(huán)模式中的晶格應(yīng)變會(huì)加速深陷阱的形成,進(jìn)而加速器件退化。為解決這一問題,作者設(shè)計(jì)了一種與Pb2?離子強(qiáng)配位的苯基硒化合物,優(yōu)化了晶體結(jié)構(gòu)并錨定晶界,最終實(shí)現(xiàn)了26.3%的認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率。更重要的是,在循環(huán)模式下,經(jīng)過優(yōu)化的器件T80壽命延長(zhǎng)了10倍,接近連續(xù)模式的值。這表明,通過調(diào)節(jié)晶格應(yīng)變可以顯著延長(zhǎng)在自然循環(huán)條件下的器件壽命。研究還強(qiáng)調(diào)了為鈣鈦礦電池制定更符合實(shí)際工作條件的加速老化測(cè)試協(xié)議的重要性,為其商業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)成果以“Strain regulation retards natural operation decay of perovskite solar cells”為題發(fā)表在《Nature》上,第一作者為Yunxiu Shen, Tiankai Zhang和 Guiying Xu為共同一作。

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