留給鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的大文章不多了，最近鈣鈦礦的頂刊頻率降下來(lái)了，因?yàn)殁}鈦礦電池效率已經(jīng)達(dá)到了25.5%，距離理論效率31%沒(méi)多少空間了。
那么，2021年10月18日，慕尼黑工業(yè)大學(xué)的PeterMüller-buschbaum教授等人為何還能發(fā)Nature Energy1?這個(gè)期刊可是非常看重Newport的認(rèn)證效率的，畢竟期刊的影響因子擺在那里了，達(dá)到了60分，超過(guò)了Nature主刊。除了效率，還有idea，好的idea永不過(guò)時(shí)！
第一作者是郭任君，他意識(shí)到氣氛對(duì)電池穩(wěn)定性影響可能是巨大的，文獻(xiàn)也支持這種猜測(cè)，然后他詢問(wèn)了領(lǐng)域內(nèi)的大佬2：Eugene Katz教授和Mark Khenkin博士，他們說(shuō)真空中器件衰減會(huì)快很多，但具體機(jī)理不清楚。（一般導(dǎo)師只關(guān)心效率的話，就覺(jué)得他們說(shuō)的是廢話）
國(guó)際有機(jī)光伏穩(wěn)定峰會(huì)協(xié)議(ISOS)建議鈣鈦礦電池封裝在真空或者氮?dú)夥諊?/strong>下進(jìn)行，結(jié)合大佬說(shuō)真空衰減快，那么氮?dú)夥庋b是不是最佳選擇？
實(shí)驗(yàn)對(duì)比的條件很明確了：真空和氮?dú)猸h(huán)境。
實(shí)驗(yàn)對(duì)比的參數(shù)：穩(wěn)定性。
核心手段：原位同步輻射光照老化實(shí)驗(yàn)，如下圖，大手筆啊，原位GIWAXS+光照電池測(cè)試，頂級(jí)實(shí)驗(yàn)了！
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：真空條件下，存在光誘導(dǎo)的相偏析、晶格收縮和形貌變化；在氮?dú)鈼l件下，太陽(yáng)能電池運(yùn)行過(guò)程中只出現(xiàn)晶格收縮，器件穩(wěn)定性更好。（果然氮?dú)庵蟹庋b比較好）
如圖1：這是他們測(cè)試的電池樣品，MAFA混合I和Br鈣鈦礦組分，效率為20%。
如圖2：原位GIWAXS光照測(cè)試，發(fā)現(xiàn)真空條件下會(huì)有相分離、晶格收縮等產(chǎn)生，混合組分的取向分部不均是相分離的主要原因。
如圖3：GISAXS表征發(fā)現(xiàn)真空中出現(xiàn)鈣鈦礦小晶粒破碎的現(xiàn)象，而氮?dú)庵胁粫?huì)。這是因?yàn)榈獨(dú)馕皆阝}鈦礦表面是吸熱過(guò)程，降低了晶界能，使鈣鈦礦晶粒穩(wěn)定，并維持整個(gè)系統(tǒng)的平衡的狀態(tài)。
硅太陽(yáng)能電池常用的封裝儀器是層壓機(jī)，層壓機(jī)工作時(shí)除了提供壓力還要進(jìn)行抽真空，使得封裝膜和電池面板接觸良好，防止氣泡產(chǎn)生。
這篇Nature Energy之后，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池行業(yè)選擇封裝設(shè)備的時(shí)候，需要慎重考慮傳統(tǒng)的層壓機(jī)了，畢竟抽真空封裝對(duì)鈣鈦礦不是好事！
1. Nat. Energy 6, 977–986 (2021). https://doi.org/10.1038/s41560-021-00912-8
2. https://mp.weixin.qq.com/s/P0bsbLqnOLtitni5fOc5Ag
3. Khenkin, M. V. et al. Consensus statement for stability assessment and reporting for perovskite photovoltaics based on ISOS procedures. Nat. Energy 5, 35–49 (2020).
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