钙钛矿电池需进行多重应力测试

NREL的研究揭示了同时条件对确定问题领域的重要性

美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）的研究人员指出，要想完美预测钙钛矿太阳能电池的室外运行情况，应同时对其进行各种应力测试。

太阳能电池必须经受一系列苛刻的条件才能判断其稳定性，这些条件通常是各种不断变化的应力因素，但大多数研究人员都是在室内进行应力测试，且只有少数几个固定的应力条件。虽然通过这些测试可得出一些必要的见解，但弄清室内测试中应用哪种应力会与室外运行具有预测相关性才是至关重要的。

NREL化学与纳米科学中心的资深科学家Kai Zhu说：“我们必须明白钙钛矿太阳能电池在实际条件下的室外性能如何，才能使这项技术更接近商业化。这就是为什么我们已证实加速测试协议可在实验室进行，从而揭示这类电池室外运行六个月后的功能。”

近期，题为“将钙钛矿太阳能电池的实验室寿命和现场寿命联系起来”（Towards linking lab and field lifetimes of perovskite solar cells）的论文发表在《Nature》上，而Kai Zhu是该论文的主要作者。来自NREL的合著者包括Qi Jiang、Robert Tirawat、Ross Kerner、E. Ashley Gaulding、Jimmy Newkirk、Joseph Berry。其他合著者来自托莱多大学，他们与Kai Zhu合作完成了其他几篇最新论文，这几篇论文都是关于钙钛矿的。

湿度、热量、甚至光照等室外条件都会对太阳能电池施压。因此，随着时间的推移，太阳能电池的效率会下降，发电量也会减少。为了达到将钙钛矿技术商业化的可靠性目标，必须首先制定协议，以便验证并比较不同分组的改进之处。

研究人员倾向于将钙钛矿太阳能电池暴露在光线下和低温条件下，进而测试其稳定性。然而，测试条件的范围很广，因此比较不同研究并辨别其与实现商业化所需的可靠性之间存在相关性就变得十分困难。

以NREL为首的研究团队对钙钛矿太阳能电池进行了一连串测试。在运行稳定性测试中，电池连续运行约5030小时后，最大效率仍保持在93%以上。还对电池进行了热循环测试，测试温度在零下40摄氏度至85摄氏度之间反复波动。循环1000次后，电池的平均降解率约为5%。

测试分别针对不同的应力源，如光和热。然而，实际条件下，这类单一因素会同时影响太阳能电池的性能。例如，光和热结合时，会大幅加速性能退化或引发新的问题，而针对单一因素分别进行测试时，这些问题根本不存在，或者出现得较晚。

研究人员得出结论，高温和光照是最关键的应力源组合，可用于弄清钙钛矿太阳能电池的室外性能有多强。

美国能源部太阳能技术办公室为这项研究提供了资金。

 

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