北大Nature：高米勒指數(shù)晶面相干生長(zhǎng)增強(qiáng)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池

鈣鈦礦電池是一種有前途的清潔能源光伏技術(shù)，但實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的p-i-n型PSC仍面臨挑戰(zhàn)，如較薄的鈣鈦礦吸收層導(dǎo)致的光吸收不足和穩(wěn)定性問(wèn)題。高米勒指數(shù)晶面的鈣鈦礦薄膜在抗降解方面可能具有優(yōu)勢(shì)，通過(guò)優(yōu)化加工條件在鈣鈦礦薄膜中實(shí)現(xiàn)高米勒指數(shù)取向是提升光伏技術(shù)的關(guān)鍵。

鈣鈦礦薄膜厚度對(duì)其光電性能影響

短路電流密度（JSC）：隨著鈣鈦礦薄膜厚度的增加，JSC值先是增加，在600納米、800納米和1000納米處達(dá)到峰值，然后開(kāi)始下降。

EQE光譜：隨著鈣鈦礦薄膜厚度的增加，特別是在500-800納米的長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，EQE光譜顯示出增強(qiáng)，這表明增加鈣鈦礦薄膜厚度可以改善光吸收。

吸收光譜：展示了不同前驅(qū)體濃度下制備的鈣鈦礦薄膜的吸收光譜。通過(guò)改變前驅(qū)體濃度，可以控制鈣鈦礦薄膜的厚度，從而影響其光吸收特性。

高M(jìn)iller指數(shù)晶面改善光電性能

微米級(jí)厚鈣鈦礦中高M(jìn)iller指數(shù)晶面的DFT計(jì)算

XRD數(shù)據(jù)：通過(guò)調(diào)節(jié)加工溫度，可以控制鈣鈦礦薄膜中不同Miller指數(shù)晶面的相對(duì)強(qiáng)度。在較低溫度下，(211)晶面的強(qiáng)度較高，而在較高溫度下，(001)晶面占主導(dǎo)。這表明鈣鈦礦薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和晶面取向可以通過(guò)外部條件如溫度進(jìn)行調(diào)控。

載流子動(dòng)力學(xué)：TRPL衰減提供了鈣鈦礦薄膜中載流子復(fù)合動(dòng)力學(xué)的信息。不同的加工溫度影響了載流子的壽命，這直接關(guān)聯(lián)到材料的光電性能。

光電效率：PLQY值的高低反映了材料將光能轉(zhuǎn)換為電能的效率，而Urbach能量（EU）與材料的帶隙特性相關(guān)，兩者共同影響鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能。

表面能量：DFT計(jì)算顯示，(110)和(211)晶面的表面能量在自鈍化后降低，這表明這些晶面具有自然自鈍化的能力，有助于提高材料的穩(wěn)定性和光電性能。

化學(xué)勢(shì)依賴性：(110)和(211)晶面的表面能量對(duì)化學(xué)勢(shì)的依賴性較小，這意味著這些晶面在不同的化學(xué)環(huán)境中都能保持相對(duì)穩(wěn)定，這對(duì)于鈣鈦礦薄膜在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性非常重要。

非輻射復(fù)合：DFT計(jì)算還揭示了自鈍化如何減少非輻射復(fù)合，通過(guò)飽和和分散表面懸掛鍵態(tài)，減少載流子的非輻射復(fù)合損失，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。

鈣鈦礦材料中不同晶面之間晶粒邊界的相干性

Cryo-TEM圖像和理論模型

(211)與(001)晶面之間的相干晶界，有助于減少缺陷和非輻射復(fù)合，從而提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能和穩(wěn)定性。非相干晶界則可能導(dǎo)致性能下降。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解和優(yōu)化鈣鈦礦薄膜的微觀結(jié)構(gòu)具有重要意義。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）的穩(wěn)定性

PSCs的電性能和穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

電流密度-電壓（J-V）曲線：展示了在模擬AM 1.5G太陽(yáng)光下，小面積p-i-n PSCs的J-V特性。曲線顯示了不同加工條件下PSCs的性能，其中在23°C處理的微米級(jí)高M(jìn)iller指數(shù)取向PSCs表現(xiàn)出最佳性能。EQE光譜：展示了PSCs的外部量子效率光譜，反映了在不同波長(zhǎng)下的光電轉(zhuǎn)換效率。EQE光譜顯示了設(shè)備對(duì)光譜中特定波長(zhǎng)區(qū)域的響應(yīng)，這對(duì)于理解器件的光吸收和載流子生成機(jī)制至關(guān)重要。迷你模塊性能：展示了5 cm × 5 cm迷你模塊的J-V曲線，這些迷你模塊由6個(gè)子電池串聯(lián)組成。盡管面積增加，迷你模塊仍然展現(xiàn)出了21.4%的效率，顯示了技術(shù)的可擴(kuò)展性。MPP跟蹤測(cè)試：展示了在連續(xù)1太陽(yáng)等效光照下，封裝PSCs在環(huán)境空氣中的最大功率點(diǎn)跟蹤測(cè)試結(jié)果。23°C處理的微米級(jí)高M(jìn)iller指數(shù)取向PSCs顯示出最佳的操作穩(wěn)定性，保持了超過(guò)90%的初始PCE（T90壽命）超過(guò)1142小時(shí)。熱穩(wěn)定性測(cè)試：展示了未封裝PSCs在85°C氮?dú)?/strong>氛圍中的熱穩(wěn)定性加速老化測(cè)試結(jié)果。23°C處理的微米級(jí)高M(jìn)iller指數(shù)取向PSCs在熱穩(wěn)定性測(cè)試中保持了超過(guò)90%的初始PCE超過(guò)2448小時(shí)，與其他處理溫度相比顯示出更好的熱穩(wěn)定性。這一結(jié)果證明了通過(guò)工程化高M(jìn)iller指數(shù)晶面的方法，可以顯著提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，為商業(yè)化應(yīng)用提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

美能MPPT多通道電池測(cè)試系統(tǒng)

「美能光伏」?MPPT多通道電池測(cè)試系統(tǒng)，采用A+AA+級(jí)LED太陽(yáng)光模擬器作為老化光源，以其先進(jìn)的技術(shù)和多功能設(shè)計(jì)，為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究提供了強(qiáng)有力的支持。

• 光源等級(jí)：A+AA+，光譜匹配度A+級(jí)，均勻性A級(jí)，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性A+級(jí)

• 有效光斑大小:≥250*250mm（可定制）

• 光強(qiáng)可調(diào)節(jié):0.2sun, 0.5sun, 1sun, 1.5sun，4個(gè)檔位

功率獨(dú)立可控：300-400 nm/400-750 nm/750-1200 nm

通過(guò)精確的MPPT測(cè)試，我們驗(yàn)證了電池在實(shí)際工作條件下的效率和穩(wěn)定性，為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的商業(yè)化和大規(guī)模應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。美能MPPT多通道電池測(cè)試系統(tǒng)，是專為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究工作者量身打造的一款功能強(qiáng)大、齊全的多通道太陽(yáng)能電池和組件穩(wěn)定測(cè)試系統(tǒng)。