近年來，

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）高效備受關(guān)注，但商業(yè)化仍需解決穩(wěn)定性問題。傳統(tǒng)PEAI鈍化劑易滲透3D層導致性能下降，本研究創(chuàng)新設(shè)計三種氟化PEAI衍生（o/m/p-FPEAI），發(fā)現(xiàn)間位取代的m-FPEAI憑借立體位阻效應(yīng)，最終實現(xiàn)24.63%效率，1750小時MPPT測試保持80%以上效率。美能鈣鈦礦最大功率點追蹤測試 MPPT采用AAA級LED太陽光模擬器作為老化光源，可通過多種方式對電池進行控溫并控制電池所處的環(huán)境氛圍，進行長期的穩(wěn)定性能測試。

m-FPEAI鈍化技術(shù)原理

Millennial Solar

PEAI、o-FPEAI、m-FPEAI和p-FPEAI的分子結(jié)構(gòu)

通過分子結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，PEAI 及三種氟代衍生物（o/m/p-FPEAI）的分子結(jié)構(gòu)差異，關(guān)鍵在于氟原子位置對空間位阻的影響。其中，m-FPEAI因間位氟的強位阻效應(yīng)，能有效抑制2D相向3D層的滲透，從而保持3D鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)完整性。

光致發(fā)光PL測試

Millennial Solar

(a)用于PL測試的樣品結(jié)構(gòu)；對照組、PEAI處理組及o/m/p-FPEAI處理組鈣鈦礦薄膜的：(b)PL強度、(c)水接觸角測試、(d)樣品在25°C、60% RH空氣中存儲120天后的外觀；(e)存儲前樣品的XRD譜圖；(f) 存儲120天后樣品的XRD譜圖

通過光致發(fā)光PL測試發(fā)現(xiàn)：經(jīng) o-FPEAI、m-FPEAI 和 p-FPEAI 處理的鈣鈦礦薄膜，PL強度均顯著高于對照樣品（CT）和 PEAI 處理樣品，表明氟原子引入能有效減少非輻射復(fù)合（缺陷鈍化效果提升）。其中，m-FPEAI處理的薄膜PL 強度比對照樣品高60%，是因它不易滲透、更多停留在缺陷密集的表面，鈍化效果最優(yōu)。

薄膜形貌與電荷動力學

Millennial Solar

(a-c) TA光譜等高線圖、(d-f)不同衰減時間下的TA光譜、(g-i) 765 nm處漂白峰的衰減曲線

瞬態(tài)吸收（TA）光譜顯示，對照組僅存在3D相（765 nm），而PEAI和氟化衍生物處理的樣品均出現(xiàn)2D相（555 nm）和3D相雙峰。其中，m-FPEAI的2D相峰最弱，表明其滲透抑制效果最佳。載流子壽命測試表明，m-FPEAI處理的薄膜載流子壽命最長，歸因于其有效抑制了2D相形成并減少了缺陷。

鈣鈦礦薄膜的表面形貌表征：(a-e) AFM圖像：(a) 對照組、(b) PEAI處理組、(c) o-FPEAI處理組、(d) m-FPEAI處理組、(e) p-FPEAI處理組； (f-j) 俯視SEM圖像：(f) 對照組、(g) PEAI處理組、(h) o-FPEAI處理組、(i) m-FPEAI處理組、(j) p-FPEAI處理組

SEM和AFM圖像顯示，m-FPEAI處理的薄膜表面粗糙度最低，晶粒尺寸均勻，而p-FPEAI樣品表面粗糙且存在PbI?晶體堆積，表明其可能對薄膜有腐蝕作用。相比之下，m-FPEAI顯著改善了薄膜形貌質(zhì)量。

鈣鈦礦電池性能與穩(wěn)定性

Millennial Solar

(a)光伏參數(shù)分布；(b)J-V特性曲線（相同組分）；(c)五組PSCs的最佳J-V特性曲線；(d-f) 對照組PSC、PEAI處理組PSC、m-FPEAI處理組PSC的SCLC曲線；(g) AM 1.5 G光照下的歸一化PCE演變；(h) 持續(xù)AM 1.5 G光照下的最大功率點跟蹤（MPPT）歸一化功率輸出。

基于ITO / SnO?/ 鈣鈦礦/ spiro-OMeTAD / Au 結(jié)構(gòu)的電池測試表明，m-FPEAI電池的平均效率達24.63%，開路電壓（Voc）為1.18 V，短路電流密度（Jsc）為25.52 mA/cm2，填充因子（FF）為0.80。

在持續(xù)AM 1.5 G光照下，m-FPEAI電池在1080小時后仍保持90%的初始效率，最大功率點跟蹤（MPPT）測試中，1750小時后效率保持率超過80%，遠優(yōu)于其他樣品。

本研究對采用m-FPEAI、PEAI處理以及未處理（CT）的鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）進行了最大功率點跟蹤（MPPT）測試。結(jié)果顯示，經(jīng)m-FPEAI表面修飾的電池表現(xiàn)出顯著改善的長期穩(wěn)定性，在連續(xù)AM 1.5 G光照下進行約1750小時的測試后，仍能保持初始效率的80%。

鈣鈦礦最大功率點追蹤 MPPT

Millennial Solar

鈣鈦礦最大功率點追蹤測試 MPPT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): 0.2-1.5sun，以0.1sun為步進可依次調(diào)節(jié)
• 功率獨立可控：300-400 nm/400-750 nm/750-1200 nm

美能鈣鈦礦最大功率點追蹤測試 MPPT不僅是性能驗證工具，更為了鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的研究提供了強有力的支持。

原文參考：Suppressing the penetration of 2D perovskites forenhanced stability of perovskite solar cells

*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。