光焱科技客戶一期四篇Nature
中國四位學(xué)者——蘇州大學(xué)李耀文教授、中國科學(xué)院孟磊教授與李永舫院士、北京大學(xué)朱瑞、龔旗煌、南京工業(yè)大學(xué)王建浦教授和南京大學(xué)譚海仁教授——于同一期在《Nature》上發(fā)表了連續(xù)各自的鈣鈦礦太陽能電池研究論文共計四篇，均為光焱科技長期合作客戶并均在各篇文獻(xiàn)載明采用光焱科技檢測設(shè)備。
研究重點(diǎn)與突破
本研究集中探討鈣鈦礦太陽能電池（Perovskite Solar Cells, pero-SCs）在實(shí)際操作條件下的降解機(jī)制，尤其是應(yīng)變調(diào)節(jié)對其穩(wěn)定性和壽命的影響。結(jié)果顯示，pero-SCs在自然日夜循環(huán)模式下的降解速度顯著高于連續(xù)照明模式，主要是由于熱膨脹和收縮引發(fā)的周期性晶格應(yīng)變，導(dǎo)致深陷阱積累，加速器件降解。為解決此問題，研究團(tuán)隊(duì)引入苯基硒化物（Ph-Se-Cl）作為應(yīng)變調(diào)節(jié)添加劑，改進(jìn)后的pero-SCs實(shí)現(xiàn)了26.3%的認(rèn)證功率轉(zhuǎn)換效率（PCE），并在循環(huán)模式下的T80壽命延長了十倍，展現(xiàn)出顯著的潛力。研究由蘇州大學(xué)李耀文&張曉宏&林雪平大學(xué)高峰等人共同參與。
電氣測量采用Keithley 2450源在標(biāo)準(zhǔn)AM1.5G太陽光模擬器下進(jìn)行，光強(qiáng)度通過Enlitech校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)硅太陽能電池（型號SRC-00178）標(biāo)定。光譜響應(yīng)測量使用QE-R3011系統(tǒng)，確保光電轉(zhuǎn)換效率（EQE）數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。研究強(qiáng)調(diào)，傳統(tǒng)硅太陽能電池的測試方法可能無法準(zhǔn)確評估pero-SCs的操作壽命，建議開發(fā)更符合實(shí)際條件的老化測試協(xié)議，為鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化應(yīng)用提供重要支持。
光譜響應(yīng)測量的部分，實(shí)驗(yàn)使用了QE-R3011太陽能電池光譜響應(yīng)測量系統(tǒng)。每個波長的光強(qiáng)度通過另一標(biāo)準(zhǔn)硅太陽能電池進(jìn)行精確校準(zhǔn)，以確保光電轉(zhuǎn)換效率（EQE）數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
光焱科技的QE-R光伏/太陽能電池量子效率測量解決方案是您值得信賴的QE/ IPCE系統(tǒng)。
研究重點(diǎn)
本論文探討了異構(gòu)二銨鹽在鈣鈦礦-有機(jī)串聯(lián)太陽能電池中的鈍化效果。cis-CyDAI?對碘空位（V?）等缺陷展現(xiàn)出的鈍化能力，處理后的鈣鈦礦薄膜幾乎沒有相分離，表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性和均勻性。
研究中，使用cis-CyDAI?處理的寬帶隙鈣鈦礦前電池與有機(jī)后電池結(jié)合，構(gòu)建的鈣鈦礦/有機(jī)串聯(lián)太陽能電池（TSC）達(dá)到了26.4%的高光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），并在700小時的連續(xù)照射下保持了93%以上的初始效率。這一結(jié)果表明，異構(gòu)二銨鹽的鈍化處理顯著提升了電池的性能和穩(wěn)定性。中科院化學(xué)所李永舫&孟磊&波茨坦大學(xué)Felix Lang等人共同研究。
在測量過程中，使用了Enli-tech的太陽能仿真器（型號SS-X180R-3A）作為光源，并使用SRC-2020參考電池進(jìn)行光強(qiáng)度的校準(zhǔn)。
穩(wěn)定性測試是使用商業(yè)測試系統(tǒng)（PAS-GV）進(jìn)行的，并使用白色LED光源來測試鈣鈦礦/有機(jī)TSC的長期穩(wěn)定性。
EQE響應(yīng)的測量是使用Solar Cell Spectral Response Measurement System QE-R3-011進(jìn)行的，并且每個波長的光強(qiáng)度是使用標(biāo)準(zhǔn)單晶硅光伏電池進(jìn)行校準(zhǔn)的。
光焱科技的SS-X太陽光模擬器采用氙氣短弧燈作為寬帶光源。
本論文聚焦于開發(fā)一種有效方法來生產(chǎn)高質(zhì)量的微米厚甲胺基鈣鈦礦薄膜，重點(diǎn)在于形成相干晶界。在該研究中，高米勒指數(shù)取向的晶粒在低米勒指數(shù)取向的晶粒上生長，并在穩(wěn)定的氣氛中處理，結(jié)果顯示，這種微米厚鈣鈦礦薄膜展現(xiàn)出增強(qiáng)的晶界與晶粒，具備光電性能和穩(wěn)定性。
研究結(jié)果令人矚目，小面積太陽能電池的效率達(dá)到了26.1%，而1平方厘米設(shè)備和5 cm x 5 cm迷你模塊的效率分別達(dá)到了24.3%和21.4%。此外，經(jīng)過穩(wěn)定氣氛處理的設(shè)備在四個季節(jié)中展現(xiàn)了高度重復(fù)性，封裝設(shè)備在光和熱應(yīng)力下展現(xiàn)出長期穩(wěn)定性。這些成果表明，通過相干生長的高米勒指數(shù)晶粒，鈣鈦礦太陽能電池的性能得到了顯著提升，為高效且穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池開發(fā)提供了新思路。
南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院王建浦教授作為共同研究者，參與了這一具有突破性的研究。論文最后指出，鈣鈦礦太陽能電池在清潔能源收集方面展現(xiàn)出巨大潛力，特別是在與單體串聯(lián)電池集成時，具備低成本、易制造等顯著優(yōu)勢。
光伏性能表征
外部量子效率（EQE）光譜的測量，這是通過QE-R3011測量系統(tǒng)進(jìn)行的。這種技術(shù)能夠評估光伏設(shè)備在不同波長下的光電轉(zhuǎn)換效率，從而提供有關(guān)材料性能的重要信息。
研究重點(diǎn)與突破
這篇論文的核心研究在于開發(fā)一種使用定制二維鈣鈦礦材料的全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池，特別聚焦于解決大規(guī)模器件中存在的接觸不均勻性問題。研究表明，盡管小面積（約0.1 cm2）的全鈣鈦礦太陽能電池效率較高，但在大面積（1 cm2）設(shè)備中，寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池的效率受到底部界面和材料內(nèi)部缺陷的影響，導(dǎo)致性能下降。
論文的一大突破是發(fā)現(xiàn)，在電子傳輸層（ETL，C60）沉積過程中，頂部界面的不均勻性同樣是導(dǎo)致效率降低的關(guān)鍵原因。為了解決這一問題，研究團(tuán)隊(duì)引入了定制的二維鈣鈦礦材料，顯著改善了界面質(zhì)量，提升了設(shè)備的整體性能。
文獻(xiàn)參考自Nature_DOI:
10.1038/s41586-024-08161-x
10.1038/s41586-024-08160-y
10.1038/s41586-024-08159-5
10.1038/s41586-024-08158-6
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