我院青年教师在《ACS Energy Letter》发表钙钛矿光伏户外运行的研究成果

近日，我院青年教师在国际顶级期刊ACS Energy Letter（JCR一区，中科院一区Top，IF=18.2）合作撰写并发表了题为“Reducing Inter-grain Gaps to Stabilize the Outdoor Operation ofPerovskite Solar Modules”的研究论文，我院王鑫老师为第一通讯作者、南京航空航天大学赵晓明教授等为论文共同通讯作者。

内容简介：

由环境应力驱动的晶界空隙和界面分层，是影响钙钛矿太阳能电池长期户外运行稳定性的关键问题。本文开发了一种使用衣康酸二甲酯（DMI）单体的晶界聚合策略，以减少钙钛矿薄膜的晶粒间间隙。减少的晶粒间间隙有效缓解了器件体内的空隙和界面分层，并抑制了可移动离子从钙钛矿层中迁出。在0.09 cm²的实验室小电池上实现了25.9%（认证效率25.24%）的光电转换效率，并在30 cm × 30 cm的工业规模太阳能组件上实现了19.2%的效率。封装后的组件在湿热条件和最大功率点跟踪测试下，分别经过2000小时和3000小时后仍保持其初始效率的93%和94%，是迄今报道的最稳定的工业规模太阳能组件之一。重要的是，这些封装组件在25天的户外运行中表现出稳定的功率输出，证明了其在实际应用中的可行性。

 

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c01711

图文导读：

图 1. (a) DMI和PDMI的分子结构；(b) 钙钛矿薄膜形成过程中PDMI原位聚合过程的示意图；(c) 对照和(d) 目标钙钛矿薄膜的俯视SEM图像；(e) 对照和(f) 目标钙钛矿薄膜的HRTEM图像及FFT分析；(g) DMI单体、PDMI及PbI₂-CPDMI粉末的FTIR谱图；(h) 对照与目标钙钛矿薄膜的时间分辨光致发光（PL）光谱。

图 2. (a) 冠军对照与目标钙钛矿太阳能电池（PSCs）的J-V特性曲线；(b) 30 cm × 30 cm钙钛矿太阳能组件的实物图；(c) 冠军目标钙钛矿太阳能组件的I-V特性曲线；(d) 对照与目标器件的暗电流曲线；(e) 黑暗条件下对照与目标PSCs的奈奎斯特图；(f) 对照与目标PSCs的莫特-肖特基（M-S）曲线。

图 3. (a) 封装后的对照与目标太阳能组件在40°C空气中连续光照下最大功率点跟踪的运行稳定性；(b) 对照与目标薄膜在1个太阳光照下浸泡48小时后甲苯溶液的紫外-可见吸收光谱，插图为光照48小时后装有薄膜的密封样品瓶照片；(c) 对照与目标薄膜的紫外-可见吸光度随光照时间的变化；(d) 封装太阳能组件在85%相对湿度和85°C条件下老化时间与归一化效率（PCE）的关系；(e) 对照与目标钙钛矿薄膜在85°C黑暗条件下储存7天的XRD图谱演变；(f) 在85°C储存7天后对照器件的截面SEM图像。

图4. (a) 封装对照与目标组件在真实户外条件（ISOS-O-2）下的功率输出；(b) 对应的辐照度、温度和相对湿度条件；(c) 户外暴露最后5天内封装对照与目标组件的功率输出选定数据；(d) 25天户外测试期间对照与目标组件的归一化性能比。