最新Science：原子層沉積技術(shù)在鈣鈦礦太陽能電池中沉積錫氧化物（SnOx）以提高其長期穩(wěn)定性的研究

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）因其高效率和低成本而受到關(guān)注，但長期穩(wěn)定性是其商業(yè)化的主要挑戰(zhàn)。環(huán)境因素如濕度、氧氣、溫度變化和光照會降低電池性能和壽命。

研究者Gao等人通過共沉積鈣鈦礦和空穴選擇性接觸，同時保護鈣鈦礦，實現(xiàn)了在不使用富勒烯的情況下沉積SnOx/Ag。通過ALD技術(shù)制備的SnOx作為耐用的無機電子傳輸層。

通過調(diào)整SnOx層中的氧空位缺陷，實現(xiàn)了超過25%的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）。

通過第三方認證，鈣鈦礦太陽能電池展現(xiàn)出比傳統(tǒng)p-i-n PSCs更好的穩(wěn)定性，鈣鈦礦太陽能電池的T97壽命超過1000小時，在65°C下模擬AM1.5照明條件下連續(xù)操作2000小時后，PCE保持在95%以上。

鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)和性能

PSC的結(jié)構(gòu)為玻璃/ITO/活性層/鈍化層/SnOx/Ag的簡單堆疊。其中活性層由特定成分組成，ETL SnOx通過ALD沉積在活性層上。

鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)和詳細性能數(shù)據(jù)，說明通過原子層沉積技術(shù)優(yōu)化SnOx層對提高電池性能的重要性。通過調(diào)整ALD過程中的參數(shù)，研究者能夠顯著提高鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

SnOx中間層對鈣鈦礦太陽能電池性能的影響

深入探討了SnOx中間層對鈣鈦礦太陽能電池性能的影響。實驗數(shù)據(jù)顯示，通過調(diào)整SnOx中間層中氧空位的濃度，可以減少非輻射復(fù)合和能量損失，從而提高電池的效率和穩(wěn)定性。理論計算進一步支持了實驗觀察，表明氧空位的形成和PDINN緩沖層的引入有助于優(yōu)化載流子的提取和傳輸，從而提高電池性能。

鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性測試

展示了在65°C條件下，封裝和未封裝的SnOx基鈣鈦礦太陽能電池在連續(xù)1-sun照明下的穩(wěn)定性表現(xiàn)。

SnOx基鈣鈦礦太陽能電池顯示出超過初始PCE95%的優(yōu)異穩(wěn)定性，經(jīng)過2000小時的連續(xù)操作（T95 ≥ 2000小時）。

第三方機構(gòu)進行的穩(wěn)定性測試也證實了，在連續(xù)操作1000小時后，設(shè)備保持了超過97%的初始PCE。

熱循環(huán)測試：

展示了鈣鈦礦太陽能電池在熱循環(huán)測試下的性能變化，測試條件為-40°C至85°C的黑暗環(huán)境中。SnOx基鈣鈦礦太陽能電池在800個熱循環(huán)后平均衰減約為4.7%，而對照組電池在同一條件下平均效率下降了28.1%。

SnOx層不僅提高了電池的效率，還顯著增強了其穩(wěn)定性，特別是在防止碘離子擴散和熱循環(huán)測試中的表現(xiàn)。測試結(jié)果證明了SnOx層在保護鈣鈦礦材料免受環(huán)境影響方面起到了關(guān)鍵作用，這對于提高鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化潛力至關(guān)重要。

SnOx基鈣鈦礦太陽能電池在不同環(huán)境條件下的穩(wěn)定性測試

ISOS-D-1穩(wěn)定性測試：展示了設(shè)備在室內(nèi)黑暗條件下儲存的效率變化。SnOx基鈣鈦礦太陽能電池?zé)o論是封裝還是未封裝，都顯示出幾乎無性能衰減，維持了超過99.1%的初始功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）達2000小時。

對照組電池（傳統(tǒng)p-i-n結(jié)構(gòu)）未封裝時性能衰減明顯，而封裝后的對照組電池維持了98.9%的初始PCE。

ISOS-D-3穩(wěn)定性測試：展示了鈣鈦礦太陽能電池在高溫高濕條件下（85°C和85%相對濕度）的效率變化。未封裝的SnOx基鈣鈦礦太陽能電池在1000小時后顯示出小于3.0%的衰減，而封裝后的SnOx基鈣鈦礦太陽能電池衰減進一步降低到2.1%。

對照組電池在相同條件下封裝設(shè)備衰減超過16.4%，表明僅外部封裝不足以抵抗極端環(huán)境的影響。

ISOS-LC-1穩(wěn)定性測試：展示了鈣鈦礦太陽能電池在室內(nèi)環(huán)境下進行的光照開關(guān)穩(wěn)定性測試，測試條件為12小時光照和12小時黑暗的循環(huán)。未封裝的SnOx基鈣鈦礦太陽能電池在42個循環(huán)后PCE衰減了2.5%，而封裝的對照組電池衰減了9.7%。 ISOS-O-1戶外老化測試：展示了鈣鈦礦太陽能電池在戶外條件下儲存的效率變化，設(shè)備處于開路狀態(tài)。未封裝的SnOx基鈣鈦礦太陽能電池在戶外環(huán)境50天后僅衰減了1.1%，而封裝的對照組電池衰減了4.8%。

通過一系列標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)境穩(wěn)定性測試，全面評估了SnOx基鈣鈦礦太陽能電池在不同環(huán)境條件下的性能保持情況。測試結(jié)果表明，SnOx層不僅提高了電池的效率，還顯著增強了其在各種環(huán)境條件下的穩(wěn)定性，包括熱循環(huán)、室內(nèi)儲存、高溫高濕、光照開關(guān)循環(huán)以及戶外老化。這些測試結(jié)果進一步證實了SnOx層在保護鈣鈦礦材料免受環(huán)境影響方面起到了關(guān)鍵作用，為鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化提供了重要的參考數(shù)據(jù)。

美能MPPT多通道電池測試系統(tǒng)，采用A+AA+級LED太陽光模擬器作為老化光源，以其先進的技術(shù)和多功能設(shè)計，為鈣鈦礦太陽能電池的研究提供了強有力的支持。

• 光源等級：A+AA+，光譜匹配度A+級，均勻性A級，長時間穩(wěn)定性A+級

• 有效光斑大小:≥250*250mm（可定制）

• 光強可調(diào)節(jié):0.2sun, 0.5sun, 1sun, 1.5sun，4個檔位

功率獨立可控：300-400nm/400-750nm/750-1200nm

美能熱循環(huán)環(huán)境試驗箱

美能熱循環(huán)環(huán)境模擬試驗，可以驗證評估鈣鈦礦太陽能電池的可靠性和穩(wěn)定性，并通過熱疲勞誘導(dǎo)失效模式，早期識別制造缺陷。

• 滿足標(biāo)準(zhǔn)：IEC61215-MQT11（熱循環(huán)試驗）；IEC61730-MST51（溫度循環(huán)試驗）

• 升降溫速率：-40℃~+85℃，線性0~3.3℃/min可調(diào)

• 平均耗電量：≤100 KW·h（TC200單個循環(huán)耗電量）

溫度范圍：-50℃ ～ +150℃

美能高低溫濕凍環(huán)境試驗箱

美能高低溫濕凍環(huán)境試驗箱憑借其智能節(jié)能控制、精確溫濕度調(diào)節(jié)和符合國際標(biāo)準(zhǔn)的測試方法，展示了其在太陽能組件測試中的卓越性能。這一設(shè)備不僅確保了測試的準(zhǔn)確性，還提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗和運營成本。

• 滿足標(biāo)準(zhǔn)：IEC61215-MQT12（濕凍試驗）；IEC61730-MST52（濕冷凍試驗）

• 具備抗疲勞能力

• 具備抗?jié)駳鉂B透能力

SnOx基鈣鈦礦太陽能電池在一系列嚴(yán)格的穩(wěn)定性測試中表現(xiàn)出色，無論是在連續(xù)操作、熱循環(huán)、還是不同環(huán)境條件下，這些電池都顯示出了優(yōu)異的耐久性，為實現(xiàn)更可靠和經(jīng)濟的太陽能解決方案提供了有力的技術(shù)支持。美能光伏可提供一系列環(huán)境試驗箱：熱循環(huán)試驗箱、紫外老化試驗箱、高低溫濕凍環(huán)境試驗箱等，模擬鈣鈦礦太陽能電池在不同條件下的環(huán)境溫度、濕度、紫外光照等變化，以評估電池性能是否符合要求。

*特別聲明：「美能光伏」公眾號所發(fā)布的原創(chuàng)及轉(zhuǎn)載文章，僅用于學(xué)術(shù)分享和傳遞光伏行業(yè)相關(guān)信息。未經(jīng)授權(quán)，不得抄襲、篡改、引用、轉(zhuǎn)載等侵犯本公眾號相關(guān)權(quán)益的行為。內(nèi)容僅供參考，若有侵權(quán)，請及時聯(lián)系我司進行刪除。