沙特科学家揭秘钙钛矿电池的衰减机理
发布日期：2021/8/21
钙钛矿与晶硅异质结电池叠层被认为是晶硅和薄膜技术最完美的结合，也是未来最具有前瞻性成本效益的太阳能技术。
但该技术目前最大的瓶颈有两方面，一是异质结技术的量产成本，二是钙钛矿技术的稳定性。前者正在被10GW量级规模的投资尝试解决，代表性企业有爱康、华润电力、华晟新能源、钧石等，后者却仍在科学家的研究层面。
近日，沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的一组科学家通过六个月的实证，揭秘了钙钛矿电池的衰减机理。
2020年11月，阿卜杜拉国王科技大学的一组科学家在户外建成了一个小型实证试验场，对钙钛矿 - 晶硅叠层电池进行户外实证。
KAUST 研究员在户外实证试验场安装了三种相同的封装工艺、钙钛矿/硅叠层双面太阳能电池，光电转化效率都在23%左右，研究它们在温度、湿度和积灰等影响下的效率衰减行为。所选择的钙钛矿电池具有1.59 eV的窄带隙，溴化物含量较低，稳定性增强。这可能是在沿海沙漠高温、高湿、盐雾、积灰等综合环境下首次长时间研究钙钛矿-晶硅叠层电池的户外老化行为。
经过六个月的观测，研究人员发现，试验电池的开路电压几乎没有发生变化，短路电流有较小的损失，电池的填充因子（FF）从最初的80%左右下降到50%左右。
为了进一步探索填充因子下降的原因，研究人员对比了每天、每小时的试验数据，发现在每天的试验数据中，早上的填充因子数值最高，然后在一天中逐渐下降，到了傍晚时填充因子又略有回复（约5%）左右。
研究人员认为，在一天中叠层电池的顶部发电电流和底层发电电流出现了不匹配现象，而这应该是由不同的反射率导致双面发电的电流差异，电流失配的增加会导致填充因子FF值更高。
研究人员将填充因子下降分为两类，一种被称为 “可逆衰变”，从早上到晚上逐渐下降，但经过一晚后第二天早上又恢复，再逐渐下降；另一种被认为是 “稳定的不可逆衰减”，一段时间过去后填充因子发生了明显的下降。
研究人员认为，造成 “稳定的不可逆衰减” 很可能是因为电池的银栅线表面受到了腐蚀，生成了碘化银。这些发现应该能让研究人员优化钙钛矿的设计，帮助钙钛矿技术取得商业突破。
上述研究成果发表在ACS能源快报上《走向更稳定的钙钛矿/硅叠层光伏：炎热潮湿气候下的六个月户外性能研究》。
来源：全球光伏
