当前位置:首页 > 光伏资讯 > 光伏技术 > 正文

缓解钙钛矿膜层应力,增强钙钛矿器件稳定性Relieving Stress for Stability

来源:Nature Energy发布时间:2024-06-28 09:45:28

钙钛矿太阳能电池在运行中的稳定性是一个关键的挑战性问题,尤其是在极端温度或温度变化下。据报道,钙钛矿太阳能电池在-40至85°C之间的200-300次热循环中可以保持初始效率,这也是热循环的标准测试要求。实际中器件这种快速退化主要归因于多层器件堆栈内的机械残余应力,所以大多数研究都集中在通过改善器件中的界面来缓解应力,这些界面已知容易分层或影响器件的封装。但对钙钛矿层的关注较少,现在,Min Chen,Joseph Luther以及美国和瑞士的同事表明,钙钛矿层中残余应力的最小化提供了更好的热循环应力稳定性。

The stability of perovskite solar cells under operation is a critical challenging issue, especially under extreme temperatures or temperature variations. Perovskite solar cells have been reported to retain the initial efficiency over just 200–300 thermal cycles between –40 to 85 °C — the standard testing protocol for thermal cycling. The rapid degradation has been largely attributed to mechanical residual stresses within the multilayer device stacks. Most studies have focussed on stress relief by improving the interfaces in the devices, which are known to be prone to delamination, or the cell’s encapsulation. Less attention has been paid to the perovskite layer. Now, Min Chen, Joseph Luther and colleagues across the United States and Switzerland show that the minimization of residual strain in the perovskite affords better stability against thermal cycling stresses.

研究人员在钙钛矿前体溶液中添加了烷基铵添加剂--- 正辛基碘化铵(n-octylammonium iodide)。退火后,铵分子分布在晶界和界面处,抑制钙钛矿薄膜中的残余拉伸应变,这意味着太阳能电池具有更高的抗热循环稳定性。当完成每个循环的时间为6个小时,初始效率可保持500次循环以上,而在加速测试中,每个循环持续5分钟,可保持 2,500 次以上的循环。研究小组表明,不同器件设计以及电池和模块的稳定性都得到了增强,证实了该方法的可重复性。通过对应力试验后的器件分析,Chen等人证明了拉伸应变减小的钙钛矿薄膜具有较少的裂纹和不易分层的现象,从而确保了器件的稳定性。未来的工作可以建立在钙钛矿薄膜的应力工程和其他现有的界面和封装策略的基础上,以进一步提高钙钛矿太阳能电池对热应力的稳定性。

The researchers add an alkyl ammonium additive — n-octylammonium iodide — into the perovskite precursor solution. Upon annealing, the ammonium molecules distribute at grain boundaries and interfaces, suppressing residual tensile strain in the perovskite film. This translates into solar cells with improved stability against thermal cycling. The initial efficiency is retained over 500 cycles, when the time to complete each cycle is 6 hours, and over 2,500 cycles in accelerated tests in which each cycle lasts 5 minutes. The research team shows that stability is enhanced for different device designs and both in cells and modules, confirming the reproducibility of the approach. By analyzing the devices after the stressing test, Chen et al. demonstrate that the perovskite film with reduced tensile strain has fewer cracks and is less prone to delamination, ensuring more stable devices. Future work can build on stress engineering of the perovskite film and other existing strategies for interfaces and encapsulation to further improve the stability of perovskite solar cells against thermal stresses.

责任编辑:周末

特别声明:
凡本网注明来源: "索比光伏网或索比咨询"的所有作品,均为本网站www.solarbe.com合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。

经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明来源: "索比光伏网或索比咨询"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
推荐新闻
缓解钙钛矿膜层应力,增强钙钛矿器件稳定性Relieving Stress for Stability

缓解钙钛矿膜层应力,增强钙钛矿器件稳定性Relieving Stress for Stability

钙钛矿太阳能电池在运行中的稳定性是一个关键的挑战性问题,尤其是在极端温度或温度变化下。据报道,钙钛矿太阳能电池在-40至85°C之间的200-300次热循环中可以保持初始效率,这也是热循环的标准测试要求。实际中器件这种快速退化主要归因于多层器件堆栈内的机械残余应力,所以大多数研究都集中在通过改善器件中的界面来缓解应力,这些界面已知容易分层或影响器件的封装。但对钙钛矿层的关注较少,现在,Min Chen,Joseph Luther以及美国和瑞士的同事表明,钙钛矿层中残余应力的最小化提供了更好的热循环应力稳定

钙钛矿太阳能电池钙钛矿薄膜
2024-06-28
26.54%!《自然》刊发陈炜、刘宗豪团队钙钛矿太阳能电池研究进展

26.54%!《自然》刊发陈炜、刘宗豪团队钙钛矿太阳能电池研究进展

6月26日,《自然》(Nature)在线报道了华中科技大学武汉光电国家研究中心陈炜-刘宗豪团队题为 Buried interface molecular hybrid for inverted perovskite solar cells 的研究论文。

钙钛矿太阳能电池
2024-06-28
柔性超薄准二维钙钛矿太阳能电池实现高比功率和高稳定性

柔性超薄准二维钙钛矿太阳能电池实现高比功率和高稳定性

奥地利约翰开普勒大学Martin Kaltenbrunner研究团队将高稳定性的二维钙钛矿和高功率转换效率的三维钙钛矿相结合,制备了一种准二维PSC,同时具有高稳定性、高功率密度和超轻薄的特性。通过纳米非晶氧化铝保护涂层的引入改善了气体和水蒸气阻隔性能,且不影响衬底的光学性能。

钙钛矿太阳能电池太阳能发电
2024-06-19
光电转化效率提高28.5%!“透明竹膜”正式亮相

光电转化效率提高28.5%!“透明竹膜”正式亮相

近日,中南林业科技大学材料科学与工程学院研一学生周再阳与团队同学一起,通过参加学校项目攻关,对竹子进行加工改造,在实验室中生产出一种能有效提高太阳能光电转化效率的“透明竹膜”。

透明竹膜钙钛矿太阳能电池
2024-06-18
缓解钙钛矿膜层应力,增强钙钛矿器件稳定性Relieving Stress for Stability

缓解钙钛矿膜层应力,增强钙钛矿器件稳定性Relieving Stress for Stability

钙钛矿太阳能电池在运行中的稳定性是一个关键的挑战性问题,尤其是在极端温度或温度变化下。据报道,钙钛矿太阳能电池在-40至85°C之间的200-300次热循环中可以保持初始效率,这也是热循环的标准测试要求。实际中器件这种快速退化主要归因于多层器件堆栈内的机械残余应力,所以大多数研究都集中在通过改善器件中的界面来缓解应力,这些界面已知容易分层或影响器件的封装。但对钙钛矿层的关注较少,现在,Min Chen,Joseph Luther以及美国和瑞士的同事表明,钙钛矿层中残余应力的最小化提供了更好的热循环应力稳定

钙钛矿太阳能电池钙钛矿薄膜
2024-06-28
捷佳伟创再次中标高效钙钛矿薄膜太阳电池中试线项目

捷佳伟创再次中标高效钙钛矿薄膜太阳电池中试线项目

近日,捷佳伟创自主研发的磁控溅射机再次中标龙头企业的高效钙钛矿薄膜太阳电池中试线项目,标志着捷佳伟创钙钛矿设备的市场竞争力和客户认可度持续提升。

捷佳伟创钙钛矿薄膜太阳电池
2024-06-25
暨南大学Adv. Sci.:2D/3D异质结结构助力柔性钙钛矿光伏器件效率突破20%

暨南大学Adv. Sci.:2D/3D异质结结构助力柔性钙钛矿光伏器件效率突破20%

柔性钙钛矿太阳电池(f-PSCs)因其在消费级电子产品领域具有巨大的发展前景,受到了国内外研究者们的广泛关注。制备高性能的f-PSCs的关键是要在更粗糙以及不平整的柔性衬底表面上,沉积无针孔、致密和少缺陷的高质量的

柔性钙钛矿太阳电池钙钛矿薄膜
2021-10-13
可达每分钟12米:新工艺大幅提高钙钛矿薄膜电池制造速度

可达每分钟12米:新工艺大幅提高钙钛矿薄膜电池制造速度

据外媒报道,钙钛矿太阳能电池虽然在效率方面正迅速赶上其硅前辈,但在生产速度方面仍非常落后。现在,斯坦福大学的研究人员开发了一种制造钙钛矿太阳能电池的新方法,其速度可达每分钟40英尺(12米),这样的速度甚至

钙钛矿薄膜电池太阳能电池太阳能电池市场
2020-11-30
返回索比光伏网首页 回到缓解钙钛矿膜层应力,增强钙钛矿器件稳定性Relieving Stress for Stability上方
关闭
关闭