如果一个单独的太阳能电池是遮阳的，而同一模块中的其他电池没有遮阳，那么受阳光照射的电池可能会试图驱动电流通过遮阳的电池，从而导致温度升高和对电池的潜在损坏。这些条件使阴影电池处于一种被称为反向偏压的条件下，这使得太阳能电池不稳定，并随着时间的推移而恶化其性能。

北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员最近介绍了一种新的策略，可以提高钙钛矿太阳能电池(PSCs)在反向偏置条件下的稳定性。发表在《自然能源》杂志上的一篇论文概述了这一策略，它可以促进钙钛矿基光伏(pv)在现实环境中的未来部署。

该论文的通讯作者黄劲松在接受Tech Xplore采访时表示:“太阳能电池的反向偏压稳定性或遮阳引起的不稳定性直到最近才引起光伏界的注意。”“被遮蔽的单元受到其他未被遮蔽的单元施加的巨大反向偏差的影响。对于psc，据报道，反向偏置引起的不稳定性在过去要严重得多。”

众所周知，钙钛矿电池具有比其他现有pv更薄的光活性层。因此，在这种类型的电池中，由反向偏置条件引起的电场可能要大得多。

“钙钛矿中臭名昭著的离子迁移也使它们在反向偏置下不那么稳定，”黄说。“在大多数先前的研究中，据报道，在几伏特的反向偏压下，psc在几秒钟到几分钟后就会分解或降解。如果这个问题得不到解决，未来的钙钛矿模块将需要许多旁路二极管来保护它们，从而推高它们的制造成本。”

在回顾之前的文献时，Huang和他的同事观察到一些psc在反向偏倚条件下明显更稳定。这促使他们研究支撑这种更大稳定性的机制，希望设计出一种有效的方法来稳定钙钛矿电池。

黄解释说:“反向偏压下的降解是复杂的，因为它随着偏压、持续时间、钙钛矿质量和器件堆叠而变化。”“在这项研究中，我们选择了p-i-n结构的psc，因为它们在我们之前的研究中表现出了良好的操作稳定性。我们使用优化的钙钛矿成分来最大限度地减少其他可能的降解途径。”

黄和他的同事在改变器件堆栈的同时，对psc应用了不同的反向偏置值。然后，他们仔细检查了设备中发生的事情，并试图确定他们观察到的现象是否与设备的性能有关。

“通过这样做，我们能够识别设备内部的降解机制，”黄说。“我们仔细区分了分解和逐渐降解的降解行为。前者发生在短时间内高反向偏置的情况下，后者发生在较长时间内低反向偏置的情况下。

黄和他的同事们进行的实验产生了有趣的结果。具体来说，他们揭示了一系列与PSCs在反向偏置条件下降解相关的电化学反应。

这些反应会产生碘，导致电池中铜电极的腐蚀。这一过程反过来又引发了太阳能电池的分解和降解。

黄说:“受我们所学到的启发，我们使用了氟化锂/氧化锡/氧化铟锡堆叠的设备，这也使设备在光和热下稳定，以抑制反向偏压电极腐蚀下的碘形成。”“通过这样做，在-1.6 V的反向偏置下，改性psc的寿命可以持续长达1000小时。这么好的表现真的让我很惊讶，因为一年前我从来没有想过它们会如此稳定。”

这组研究人员收集的发现可能很快就会为更稳定的钙钛矿基光伏的开发提供信息，这可能有助于它们未来的大规模商业化。现在他们的研究项目已经完成，黄和他的同事们希望进行更多的研究，旨在划定psc反向偏压稳定性的上限。

更多信息:李能旭等，反向偏压下增强钙钛矿太阳能电池稳定性的屏障增强，Nature Energy(2024)。DOI: 10.1038/s41560-024-01579-7期刊信息:Nature Energy

©2024 Science X Network

引用:一种提高钙钛矿太阳能电池在反向偏置co下稳定性的策略 条件(2024,7月17日)从https://techxplore.com/news/2024-07-strategy-stability-perovskite-solar-cells.html检索2024年7月17日 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。的有限公司 内容仅供参考之用。

点击分享到