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 09:45:27

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.


索比光伏网 https://news.solarbe.com/202406/28/379773.html
责任编辑:zhouzhenkun
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
一年产1GW钙钛矿太阳能及叠层组件产业链项目备案获批!来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-07-21 09:27:37

青岛恒钛新能源科技有限公司年产1GW钙钛矿太阳能及叠层组件产业链项目于2026年7月17日完成内资项目备案。该公司成立于2026年7月,注册于青岛自贸片区中德生态园,聚焦新兴能源与新材料技术研发及光伏设备销售。项目立足钙钛矿电池这一光伏产业战略新方向——其单结理论效率达33%,叠层结构更可达45%–50%,显著高于晶硅电池的29.4%。当前,钙钛矿技术已进入产业化关键窗口期。山东省自2024年起密集出台专项政策,明确到2027年建成“材料—设备—电池—组件”全产业链,并支持GW级量产;青岛则依托42%全省相关专利、中科院青岛能源所等科研力量及首个113千瓦实证项目,形成较强研发与产业基础。该项目将强化区域协同,加速青岛由技术研发高地向产业化高地跃升。

又一钙钛矿项目签约!来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-07-20 09:04:09

2026年7月16日,宜宾高新区举行科才赛创孵化器开园暨二季度项目签约活动,其中宜宾市科才集团与广东脉络能源科技有限公司正式签约钙钛矿光伏项目。脉络能源由暨南大学孵化,麦耀华教授团队领衔,专注钙钛矿光伏技术研发与产业化,已建成100MW大面积组件产线,并多次刷新刚性、柔性及叠层组件的世界效率纪录,包括33.74%的钙钛矿/晶硅叠层效率和21.79%的超轻柔太空组件效率。该项目落地是宜宾体系化布局钙钛矿全产业链的关键举措,继鹑火光电、北京曜能等重大项目后,进一步强化其在钙钛矿技术研发、高端装备与规模化应用方面的集群优势,助力全市光伏产业向400亿元目标迈进。

越热越稳!极电钙钛矿组件在国家风光储输示范基地交出“满分”答卷来源:极电光能 发布时间:2026-07-17 09:40:41

极电光能钙钛矿组件在张家口国家风光储输示范基地完成半年实证:172天穿越冬夏,发电无衰减、PR值近100%,高温下效率反升。依托超低温度系数(-0.001%~ -0.004%/℃),打破“高温衰减”困局,首次验证钙钛矿在严苛大陆性气候下的高可靠性,加速产业化落地。

35.5%!隆基再次刷新晶硅-钙钛矿叠层电池效率世界纪录来源:隆基绿能 发布时间:2026-07-16 09:28:24

隆基绿能宣布晶硅-钙钛矿叠层电池效率达35.5%,创世界新纪录!该技术理论极限达43%,远超单结电池。年内屡破纪录,35.2%效率已入第68版《太阳能电池效率表》,大尺寸组件效率达31.4%,产业化进程加速。

强强联合!极电光能与华电再签钙钛矿重磅合作来源:极电光能 发布时间:2026-07-16 09:09:18

7月9日,极电光能与四川华电签署战略合作协议,深化钙钛矿光伏合作。此前双方已建成华电在川首个钙钛矿项目——内江108kW工商业屋顶电站,采用极电自研0.72㎡组件,稳定运行15个月,弱光发电性能突出。四川被定为极电核心战略市场,标志钙钛矿产业化迈入新阶段。

120颗卫星,用上钙钛矿太阳翼!光因科技与遨天科技达成战略合作来源:光因科技 发布时间:2026-07-16 08:51:16

2026年7月,光因科技与遨天科技签署战略合作协议,共同推进钙钛矿太阳翼在商业航天领域的应用。双方将围绕该新型空间电源的适配设计、在轨验证、批量供货及规模化部署开展深度协同,旨在推动钙钛矿光伏技术从试验验证迈向星座组网阶段。根据规划,遨天科技拟于2031年前发射120颗卫星,并向光因科技采购其钙钛矿太阳翼总体解决方案。作为国内商业航天电推进领域的领军企业,遨天科技已建成商用电推进智能产线,交付超200台推进系统,其中百余台已入轨,广泛支撑国家重大星座建设;光因科技则依托钙钛矿光伏产业化能力,成为遨天卫星电源系统的核心供应方。(198字)

Nature!钙钛矿-有机叠层电池效率28.04%刷新世界纪录!来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-07-15 10:04:38

本文报道了中科院化学所李永舫院士、孟磊研究员团队在钙钛矿-有机叠层太阳能电池领域的重大突破。针对宽带隙钙钛矿前电池存在的卤素相分离导致电压损失大、稳定性差等瓶颈,团队提出“全阶段调控”策略,设计并引入可光转换添加剂TDB分子:在成膜阶段稳定碘溴混合相,光照下原位转化为强锚定钝化分子,全程抑制相分离。由此制备的宽带隙子电池开路电压创同类纪录,与窄带隙有机后电池精准集成后,叠层器件获得28.80%的实验室效率和经第三方认证的28.04%稳态光电转换效率,刷新世界纪录;同时在625小时持续光照后仍保持90%初始效率。该技术兼具高效率与高稳定性,有望拓展至建筑、交通、可穿戴设备及航天等多元应用场景。(199字)

35.5%钙钛矿叠层纪录+ACM无银化量产——隆基“技术森林”交出八项底层答卷来源:隆基绿能 发布时间:2026-07-15 09:05:47

本文介绍了隆基在2024年7月14日“技术森林”光储创新技术发布会上集中发布的八项底层技术成果。核心围绕突破光伏产业效率、成本与可靠性“不可能三角”的系统性创新:以ACM纳米合金矩阵式接触技术替代银浆,显著降低电阻损耗与制造风险;一体化导电背板取消传统焊带,提升导电面积与组件可靠性;叠片技术与隐藏汇流条技术共同提升受光面积与功率输出;控温合金互联技术兼顾高功率与高双面率;智能组件技术通过实时监测与优化,在复杂屋顶场景下实现最高30%发电增益;三防Pro产品融合防积灰与结构强化设计,实证单瓦发电量提升2.77%;钙钛矿/硅叠层电池效率达35.5%,创世界新纪录;LONGi One OS储能管理平台实现光储充用协同智能调控。这些技术相互支撑、有机集成,构成可持续演进的“技术森林”体系。

MSWay与Halocell Energy签署合作备忘录,联合攻关柔性钙钛矿太阳能电池技术来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-07-15 08:54:14

MSWay与Halocell Energy近日签署合作备忘录,双方将联合推进柔性钙钛矿太阳能电池的产业化。MSWay将为其提供自主研发的柔性透明电极(FTE)材料,该材料具备高透光率、优异导电性与强机械柔韧性,是提升钙钛矿电池电荷收集效率、耐用性及整体性能的关键组件。这些FTE材料将被集成至Halocell Energy基于卷对卷(R2R)工艺的可打印钙钛矿太阳能电池生产流程中,以加速轻质、高效柔性光伏产品的规模化制造。此次合作旨在开发面向高价值及新兴应用场景的灵活太阳能解决方案,既是MSWay拓展国际技术联盟的重要举措,也为其柔性电极技术进入全球下一代太阳能市场奠定基础。双方将持续协作,推动柔性光伏技术商业化进程,助力可持续能源产业发展。(199字)

跻身第一梯队 协鑫集成柔性钙钛矿叠层电池认证效率突破33.44%来源:协鑫集成 发布时间:2026-07-14 13:40:27

协鑫集成自主研发的柔性晶硅钙钛矿叠层电池,经CPVT认证实现33.44%的光电转换效率,达到其“五年计划”中2026年的阶段性目标,并跻身全球该领域第一梯队。该成果由协鑫集成博士后工作站与苏州大学杨新波教授团队联合攻关完成,聚焦超薄硅基底适配、界面钝化及柔性应力调控等关键技术难题。相比传统刚性电池,该柔性叠层电池具备轻薄、可弯曲不碎裂、器件级比功率超2000W/kg等优势,显著提升单位重量发电能力。技术突破覆盖材料、结构与工艺层面,为卫星、空间站及深空探测等高端场景提供新型高效能源解决方案。后续研发将重点推进稳定性提升与大面积制备工艺产业化。

亮相创业大赛 协鑫集成以人才构筑光伏技术优势来源:协鑫集成科技 发布时间:2026-07-13 14:47:14

协鑫集成博士后工作站加速布局BC背接触与钙钛矿叠层电池,实现33.44%柔性叠层效率,跻身全球第一梯队;三年年均进站2名博士后,推动GPC高端产品量产落地,打通“实验室—产业化”关键路径,支撑光伏技术三曲线战略。