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Nature (IF 69.504):美国国家可再生能源实验室(NREL)朱凯的研究团队提出连接室内测试和户外寿命,评估钙钛矿太阳能电池的可靠性

顶尖团队的选择

重点摘要

美国国家可再生能源实验室(NREL)由朱凯领导的研究团队发表了这篇研究论文。

  1. 关联钙钛矿太阳能电池的室内测试和室外老化
  2. 目的是预测真实世界的可靠性以指导开发
  3. 光照和高温下的降解是最具信息性的
  4. 层间界面对稳定性至关重要
  5. 修改界面层可提高稳定性8倍,在85°C下超过1000小时
  6. 达到8200小时的预计寿命在50°C
  7. 是报告过的高效率钙钛矿太阳能电池中相当稳定的之一
  8. 将实验室测试与实际寿命连接起来以评估稳定性

研究背景

钙钛矿太阳能电池是有前途的薄膜光伏技术,但真实世界的稳定性很难理解。将加速的室内测试与户外老化相关联对于指导钙钛矿太阳能电池的开发和预测寿命至关重要。

研究成果

  • 光照和高温下的降解对户外可靠性的预测最具预示性。
  • 修改自组装分子(SAM)的顶层电子传输层(HTL)可提高稳定性8倍,在85°C下超过1000小时。
  • 达到8200小时的预计寿命在50°C下。
  • 是报告过的高效率钙钛矿太阳能电池中稳定性最好的之一。

研究方法

  1. 测试了高效率的p-i-n型钙钛矿太阳能电池堆叠结构。
  2. 在光照、高温和湿度下进行了室内加速测试。
  3. 进行了为期6个月的户外老化测试。
  4. 分析了在不同应力因素下的降解情况。
  5. 确定了ITO/SAM HTL/钙钛矿的界面是关键。
  6. 修改了SAM HTL以改善离子阻挡。

结论

本研究显示了室内加速测试和室外老化之间的强烈相关性。该框架将实验室和战野的寿命相关联,从室内实验中获得了对真实世界稳定性的见解。通过改变界面层以阻止离子迁移,改善了稳定性。这使得能更好地通过将室内测试和室外寿命相连接来评估高效率钙钛矿太阳能电池的长期稳定性。这个可靠性框架可以指导进一步的开发和商业化。

a. 未封装的p-i-n钙钛矿太阳能电池在不同温度下的平均操作稳定性。 b. 来自不同温度下T80值的每小时降解速率

一个典型的p-i-n钙钛矿太阳能电池的J-V曲线及相应的SPO效能

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