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
22.6%! Singfilm Solar打破钙钛矿组件效率世界纪录!

22.6%! Singfilm Solar打破钙钛矿组件效率世界纪录!

近日,专注于高效率钙钛矿太阳能电池研发与制造的Singfilm Solar宣布其自主研发的钙钛矿光伏电池组件达到了22.6%的稳态转换效率。此创新成果已被太阳能电池效率权威Martin Green Solar Cell Efficiency Tables (Version 64) 收录。这是新加坡团队的创新成果连续被Solar Cell Efficiency Table收入,Singfilm Solar是全球少数在不同尺寸及电池结构上均能打破权威全球效率纪录的团队,标志着公司在钙钛矿领域的领先地位,展现了

钙钛矿太阳能电池光伏产品
2024-07-04
北卡黄劲松最新Nature Energy:阻挡层强化提高反向偏压下钙钛矿太阳能电池的稳定性

北卡黄劲松最新Nature Energy:阻挡层强化提高反向偏压下钙钛矿太阳能电池的稳定性

近年来,钙钛矿太阳能电池在光、热、湿度及其组合下的稳定性得到了显著改善。然而,钙钛矿太阳能电池的反向偏压稳定性较差,限制了它们的实际应用。鉴于此,2024年7月1日美国北卡罗来纳大学教堂山分校黄劲松于Nature Energy刊发阻挡层强化提高反向偏压下钙钛矿太阳能电池的稳定性的研究成果,系统地研究了反向偏压下反式钙钛矿太阳能电池的衰减机制。在阴极侧,注入空穴氧化碘化物引发反向偏压诱导的衰减,然后产生的中性碘氧化金属电极(如铜),接着Cu+漂移到钙钛矿中,并被注入的电子还原,导致局部金属丝形成,从而器件击

钙钛矿太阳能电池
2024-07-02
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
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