Joule综述：解决钙钛矿太阳能电池的温度和反向偏置电压问题

纳米技术

2022-07-18

众所周知，铅基卤化物钙钛矿材料在常规操作条件中面临着稳定性的挑战，但是研究相关经验结果说明钙钛矿太阳能电池面临的最大挑战是在反向偏置电压条件时的电池稳定性，这种问题对于技术上比较成熟的硅太阳能电池仍难以克服。

Si不仅比钙钛矿太阳能电池更加稳定，而且具有更强的侧面导热能力，有助于防止器件产生局部过热问题。因此，由于钙钛矿太阳能电池变得更加具有可行性，电池的热问题和反向偏置电压问题更加亟需解决。

有鉴于此，浙江大学兰东辰、新南威尔士大学Martin A. Green综述报道钙钛矿太阳能电池的反向偏置电压问题和挑战，并且提出解决这种问题的方案。

本文要点

（1）

对于钙钛矿太阳能电池的热稳定性而言，虽然人们进行广泛方法和尝试，但是钙钛矿太阳能电池在低于85 ℃的测试温度时仍可能发生性能的衰减，而且人们需要钙钛矿太阳能电池能够在高于85 ℃的温度工作。近期人们还发现钙钛矿太阳能电池在反向偏置电压条件的不稳定问题，这导致难以在反向偏置电压条件操作。

（2）

为了尽量提高钙钛矿太阳能电池的输出功率和寿命，包括在没有光照条件进行电池恢复和电池的可靠性，比如人们发现在电池旁边集成旁路二极管进行电池保护的方法是一种具有可行性的工业化方法，而且通过串联/并联方法控制电池的应力、降低电池的局部缺陷作为补充。进一步的，通过使用金属栅极、基板的方向、修饰旁通区等方法降低旁路电压，能够进一步降低电池的应力。此外，硅太阳能电池中用于缓解热传输问题的策略可能同样用于钙钛矿太阳能电池器件。

（3）

最后，除了提高钙钛矿太阳能电池器件的效率外，通过单片钙钛矿/硅太阳能电池构建串联能够缓解反向偏置问题和热挑战。降低钙钛矿太阳能电池的能带结构可能并不会导致过分的电池损耗，而且通过不断改善的钙钛矿太阳能电池、并且提高发光耦合，能够进一步改善电池的性能。

参考文献

Dongchen Lan, Martin A. Green, Combatting temperature and reverse-bias challenges facing perovskite solar cells, Joule 2022

DOI: 10.1016/j.joule.2022.06.014

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(22)00288-4