钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展.doc

《钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、轉钛矿太阳能电池稳定性研究进展邹龙花朱英明唐思扬川大学新能源与低碳技术研宄院四川大学化学工程学院钙钛矿太阳能电池是近年來发展最快的光伏技术，但对其稳定性研宂较少。通过类比光伏产品的生产和使用标准，明确了钙钛矿太阳能电池所需达到的稳定性标准，并在此基础上简耍讨论了环境温度、湿度、紫外光等条件下有机无机杂化钙钦矿吸光材料的稳定性问题及当前解决方案。通过对以上关键问题的讨论和总结，旨在推动钙钦矿太阳能电池材料及器件的稳定性研宄和钙钦矿太阳能电池的商业化进程。关键词：钙钛矿;太阳能电池;稳定性;实用;因此，新能源的研究越

2、来越受到各国的重视。作为清洁能源之一，太阳能是目前为止储量最丰富、最易得的能源。对太阳能的高效利用是解决能源危机、温室效应、环境污染的重要途径。因此，开发低成本、高效率、高稳定性的太阳能电池及相关基础材料成为当前研究热点，各大能源统计预测机构均将太阳能的发展作为世界能源结构变迁的重要指标之一。根据《中国能源展望2030》，我国2/3以上的国土面积年日照数〉2200h,太阳能资源丰富，开发潜力巨大，至2030年，太阳能发电装机容量将达3.5亿kW,发电量达到4200亿kWh[l]。然而，面对巨大的市场发展潜力，传统

3、太阳能电池(如当前市场屮主要的硅光伏电池)由于其原料成本高、生产工艺复杂,不能满足市场对低成本光伏器件的要求。因此，具有原料成本低、生产工艺简单、光电转换效率高、稳定性高等特点的太阳能电池的发展近年来备受关注。有机-无机杂化金属卤化物钟钦矿太阳能电池(Perovskitesolarcells,PSCs)以其制造成本低廉、生产工艺简单、光电转换率高、能量冋报周期短的特点而引起越来越多研究者的关注。钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿型有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。自2009年至今，钙钛矿太阳能电池光电转换效

4、率从3.8%[2]跃升至22.1%皿,逼近单晶硅太阳能电池的光电转换效率，成为发展最快的太阳能电池技术，显示出巨大的商业化前景U1。2013年，《Science》期刊将其评为年度十大科学突破之一。在过去的儿年中，钙钛矿太阳能电池取得的效率突出，速度远远超过其他光伏技术，给太阳能的高效利用带来新的希望。钙钛矿太阳能电池的迅速发展，冇利于解决当前光伏产业所面临的高能耗、高成本和环境污染等问题。近肌有许多报道总结了钙钛矿太阳能电池的发展历程和现状[5-7],本文不在此过多论述。相比于其高效率，钙钛矿太阳能电池对环境温度

5、、水分、太阳光中的紫外线等十分敏感，钙钦矿吸光材料易发生分解导致电池失效，成为制约其实际应用的重要因素。一般来讲，新型光伏技术通向商业化的3个关键因素:效率、成本、寿命£41。提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，一方面可以有效提高高效钙钛矿太阳能电池器件的可重复性制备;男一方而，有望提高其长期使用寿命，有利于加快钙钛矿太阳能电池的商业化进程。因此，钙钛矿太阳能电池器件的稳定性研究越来越受到重视。1太阳能电池稳定性要求作为一项光伏技术，需要在自然环境下长期使用，因此太阳能电池的器件或模块在投入使用之前，必须通过专业的稳定

6、性测试。根据国家能源局发布的信息M我W光伏发电主要集中在西北地区和中东部地区，其中全W新增光伏发电装机中，中东部地区新增装机容量超过IX10kW的省份达9个，伍括安徽、江西、浙江、湖北、江苏等。我国西北地区昼夜温差较大，而中东部地区湿度较大，对光伏器件的使用寿命要求较高。因此，相关标准对光伏组件的使用条件作了明确的要求，如国际电工技术委员会（1EC）61646“地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型”M、IEC61345:1998“光伏（PV）组件紫外测试”[10]或M家标准GB/T18911—2002“地面用薄膜光伏

7、组件设计鉴定和定型”[11]＞国家标准GB/T9535-1998“地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型”[12]等标准。晶体硅光伏组件和薄膜光伏组件目前在市场上已实现商业化应用，为钙钛矿太阳能电池的稳定性研允提供了十分有价值的参考，具体情况如表1、2所示。由表可知，光伏组件实际应用需通过热循环试验，在-4（f85°C之间进行电池性能循环测试;湿-冻试验要求从85°C、85%相对湿度到-40°C进行10次测试;湿-热试验需在85°C、85%相对湿度下测试1000h光伏组件功率，在高温下，钙钛矿可能发生相变其至分解;紫

8、外试验则要求在280^400nm紫外光照K对光伏组件的稳定性进行测试，光伏组件最大输出功率在以上测试条件中需稳定在95%以内。光老炼试验、退火试验则耍求在稳定性测试中最大输出功率的衰减＜2%。此外，对光伏组件的机械性能也有明确要求，木文不作展开。然而，目前钙钛矿太阳能电池的组成材料和器件都缺乏足够的稳定性，钙钦矿材料本身的稳定性又是器件稳定性的基础。表1GB/T18911