借鑒商業(yè)化硅太陽能電池的經(jīng)驗，最先進的穩(wěn)定性測試協(xié)議（ISOS協(xié)議）已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。盡管太陽能電池在實際使用中經(jīng)歷晝夜循環(huán)，大多數(shù)加速老化測試采用ISOS-L或ISOS-LC協(xié)議來預(yù)測壽命。然而，對于鈣鈦礦太陽能電池（pero-SC），連續(xù)照明下的傳統(tǒng)硅協(xié)議可能低估了其壽命，因為鈣鈦礦中的離子缺陷在晝夜循環(huán)下會導(dǎo)致“疲勞”現(xiàn)象，并在休息后恢復(fù)性能。此外，鈣鈦礦的軟晶格結(jié)構(gòu)使得晝夜循環(huán)中的溫度變化引起晶格膨脹和收縮，影響性能，而之前的研究大多忽略了溫度變化的影響。最新研究顯示，經(jīng)過兩年跟蹤，晝夜循環(huán)模式下的pero-SC穩(wěn)定性與連續(xù)照明模式相比有顯著差異。因此，迫切需要開發(fā)更好的方法來理解自然循環(huán)和連續(xù)照明模式對電池壽命的不同影響。
在此，蘇州大學(xué)李永舫院士、李耀文教授、張曉宏教授聯(lián)合瑞典林雪平大學(xué)高峰教授共同對鈣鈦礦太陽能電池在連續(xù)光照和自然晝夜循環(huán)模式（循環(huán)模式）下的降解進行了比較，發(fā)現(xiàn)循環(huán)模式下的降解速度更快。這是由于溫度波動引起的晶格體積變化，導(dǎo)致循環(huán)晶格應(yīng)變的累積，而連續(xù)模式逐步釋放應(yīng)變。循環(huán)模式中的晶格應(yīng)變會加速深陷阱的形成，進而加速器件退化。為解決這一問題，作者設(shè)計了一種與Pb2?離子強配位的苯基硒化合物，優(yōu)化了晶體結(jié)構(gòu)并錨定晶界，最終實現(xiàn)了26.3%的認證光電轉(zhuǎn)換效率。更重要的是，在循環(huán)模式下，經(jīng)過優(yōu)化的器件T80壽命延長了10倍，接近連續(xù)模式的值。這表明，通過調(diào)節(jié)晶格應(yīng)變可以顯著延長在自然循環(huán)條件下的器件壽命。研究還強調(diào)了為鈣鈦礦電池制定更符合實際工作條件的加速老化測試協(xié)議的重要性，為其商業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)成果以“Strain regulation retards natural operation decay of perovskite solar cells”為題發(fā)表在《Nature》上，第一作者為Yunxiu Shen, Tiankai Zhang和 Guiying Xu為共同一作。
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