钙钛矿太阳能电池（PSCs）正在达到令人印象深刻的功率转换效率，但长期耐用性仍然是影响现实世界的主要障碍。在最近的一篇前瞻（Perspective）文章中，NREL 研究人员强调了为什么当前的压力测试（光、热、湿度等）不足够：它们无法准确预测 PSCs在现场条件下的性能。
光伏加速器商业化技术（PACT）中心绘制的峰值室外效率与寿命关系图
更现实的前进道路是耐久性学习周期，实验室和现场测试不断相互通知。NREL 团队建议研究钙钛矿太阳能组件的耐用性—首先将它们放置在室外。
该团队概述的建议提供了研究重点的转变，不仅仅考虑钙钛矿的效率。钙钛矿已被证明在利用阳光转化为电能方面非常有效，但随着耐用性问题的工作仍在继续，该技术的商业化已经滞后。
“我们不会说效率已经完全解决，但事实证明，重点可以转移。追求效率和基本面仍然有价值，但我们需要更多的人开始转向可靠性重点，并将与实际作相关的测试放在外面，“NREL 的高级科学家、该论文的合著者 Laura Schelhas说。
Schelhas担任光伏加速器商业化技术（PACT）中心的副主任，该中心正在科罗拉多州的 NREL 和新墨西哥州的桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories, SNL）对钙钛矿组件进行户外测试。PACT中心在过去五年中测试了约650个钙钛矿组件。
“这篇论文请求钙钛矿光伏研究者群体更加重视耐用性，”NREL 的高级科学家、该文章的合著者Tim Silverman说。其他合著者是来自 NREL 的 Michael Deceglie、Ingrid Repins、Michael Owen-Bellini 和 Joseph Berry，以及来自 SNL的 Joshua Stein。“我们不能仅仅靠效率来制造能源。我们还必须拥有在户外使用很长时间的设备。
Silverman说，研究人员应该“遵循熟悉的耐久性研究周期”。也就是说，将模块放在可能影响耐用性的元素中—光、热、湿度、雨、风、雪、冰雹以及大自然抛给它的任何其他因素—并把它留在那里直到它破裂。然后，重点转移到确定模块损坏的原因，开发测试以更快地达到临界点，然后重试。
钙钛矿电池耐久性学习循环
“研究群体很少迈出第一步，”他说，“所以我们还没有非常持久的器件进行现场测试。
硅制成的组件是应用最多的太阳能技术，由于广泛的测试和多年的现场数据，通常可以保证使用数十年。由于钙钛矿组件相对较新，因此缺乏关于它们预计可以运行多长时间的数据。
现有的压力测试可以显示钙钛矿组件在暴露于某些条件下时的功能如何，但不能保证在现场的耐用性。
“我做了 1,000 小时的测试，这会告诉我它能活 35 年？”Schelhas说。“不，对不起。事实并非如此。”
NREL 领导的团队提出了以下建议：
尽早进行现场测试模块，以便观察更长的服务数据。
在现场暴露和加速测试暴露之前和之后进行仔细控制的室内测量。
分析模块发生故障时（无论是在现场还是在加速测试中）出现问题，并对新模块的材料、设计或制造进行更改。
“我们在钙钛矿方面最兴奋的是，它确实开始提供安全、具有成本竞争力的潜力，”Schelhas说。“这项工作可以使用我们可以使用的技术在美国的工厂完成，从而创造就业机会和能源安全。”
文章称，钙钛矿行业的前进势头将受益于公司、学者和其它机构研究人员之间的群群体共同努力。作者指出，“优先考虑耐久性研究并找到在整个群体中共享关键经验教训和信息的有效方法将确保快速进展和部署。”
（消息来源：perovskite-inof.com, Nature Energy, techxplore.com）
