【复材信息】由南京航空航天大学Sciencence教授领衔。 1！

06-04 08:42

01[选题背景]

当前，钙钛矿太阳能电池（PSCs）认证功率转换效率（PCE）接近商用硅基太阳能电池水平的高达27%。PSCs的制造成本相对较低，估计大约是晶体硅基太阳能电池成本的一半。所以，PSCs具有很大的应用价值。但是，PSCs的长期运行稳定性还没有达到光伏产品的重要要求，对商业化提出了挑战。尤其对工业太阳能模块而言，这一问题尤为明显，实现可扩展稳定仍是一项艰巨的任务。另外，大多数研究都集中在PSCs在恒定室内光照条件下的长期老化行为上。但是，PSCs在实际运行过程中会经历明暗循环，造成循环运行过程中可逆性和不可逆性的损失。由于钙钛矿固有的软离子晶体结构使其离子键相对较弱，因此在钙钛矿晶格中很容易形成离子缺陷。另外，离子迁移所需的低活化可以使这些缺陷在操作条件下易于移动，最终影响设备的寿命。所以，在这项技术商业化之前，处理工业规模钙钛矿太阳能模块（PSM）户外稳定尤为重要。

02[创新成果]

南京航空航天大学郭万林教授、赵晓明教授基于上述问题，联合在Science上发表了题为“Vapor-assisted surface reconstruction enables outdoor-stable perovskite solar modules”的论文，报告开发了一种蒸汽辅助表面重建策略，利用气相沉积的多齿配体在钙钛矿表面分离有缺陷的八面体，解决其稳定性问题。在光暗循环期间，表面八面体隔离抑制离子迁移到电荷传输层，减少表面离子缺陷，调节离子迁移的动力学。表面八面体隔离抑制离子迁移到电荷传输层，减少表面离子缺陷，调节光暗循环期间离子迁移的动力学。研究人员制造的785 19.6%的PCE完成了Cm2工业规模钙钛矿太阳能模块，开发的PSCs模块显示出强化的日间稳定性，即使在50。°在C下101次明暗循环之后，也可以保持其初始PCE的97%以上。此外，在极端的夏季条件下，钙钛矿模块进行了45天的户外运行测试，保持了稳定的功率输出，表现出与参考硅电池相当的稳定性。

03[图文分析]

04[科学启发]

综上所述，本研究开发了一种蒸汽辅助表面重建策略，实现了工业规模钙钛矿太阳能模块的对称稳定。在光循环过程中，隔离表面八面体能有效地抑制碘离子转移到电荷传输层，减少表面离子缺陷，最大限度地减少不可逆的老化。基于此，经过12小时光照-12小时黑暗循环，本研究的隔离太阳能模块在25℃环境下使用了6.7年以上(即在特定条件下达到的最低性能水平)。尽管随着不断的测试，这里没有考虑的其它衰退方法也有可能出现。在相对极端的户外夏季环境下，制备的隔离模块在一夜之间表现出可逆的性能恢复，表现出与商用硅太阳能电池相当的室外稳定性，这表明它们可能符合工业标准。这项研究发现，不仅增强了对移动离子缺陷的机理理解，导致不可逆器件退化，而且促进了钙钛矿器件的发展，以满足实际应用需求。

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