有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的疲劳衰减机制研究

As a new type photovoltaics technology, organic-inorganic hybrid perovskite solar cells have merits of easy fabrication, low cost and high efficiencies (~21%). It has the potential to commercialize the perovskite solar cells. However, the stability issue should be addressed before that as the perovskite is easily decomposed when contacting with water/moisture. Great efforts have been devoted to this research, such as modifying the surface properties of the perovskite film. In fact, it could be overcome by the proper sealing method. More researches should be conducted on the intrinsic stability of the perovskite. It was found that when the perovskite solar cells work in day and night alternation, it brings a fatigue stability issue. It took a long time for the solar cell recover its high performance when it started from the dark status. This project will analysis the mechanism of the fatigue and try to address it. The applicant would investigate the effect of perovskite crystal structure and ions migration on the performance and stability of the perovskite solar cells. The research outcome will broaden the knowleadge on the perovskite solar cells, and it also will accelerate the commercialization of the perovskite solar cells.

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池作为一项新型薄膜光伏技术，工艺简单，原料低廉，且转换效率高达21%，因此有望产业化。但是由于有机无机杂化钙钛矿吸光材料遇水分解，电池的化学稳定性是一个大问题。目前的关于电池稳定性的研究主要集中在如何解决该问题。然而通过合适的封装隔绝水氧是有望解决环境带来的稳定性问题。而电池本征稳定性的研究应该需要更多关注。申请人发现钙钛矿太阳能电池在日夜交替循环使用时，电池性能存在疲劳衰减的问题：即电池从暗态转到光照状态时，其光电转换效率需要一个较长的时间才达到峰值；而且随着光暗循环次数增加，恢复性能所需要的时间更长。这种现象是首次在太阳能电池中被发现，是非常不利于太阳能电池的实际应用。本项目旨在研究这种疲劳衰减的发生机制以及如何避免。不同于通常稳定性研究是从外部因素入手，申请人拟分析钙钛矿薄膜中的本征晶体微结构（比如缺陷）及离子迁移对电池性能和稳定性的影响，从而得出解决方案。该问题的解决将会极大的加深对钙钛矿电池的理解，会推进其产业化进程。

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池作为一项新型薄膜光伏技术，工艺简单，原料低廉，且转换效率高达21%，因此有望产业化。但是由于有机无机杂化钙钛矿吸光材料遇水分解，电池的化学稳定性是一个大问题。目前的关于电池稳定性的研究主要集中在如何解决该问题。然而通过合适的封装隔绝水氧是有望解决环境带来的稳定性问题。而电池本征稳定性的研究应该需要更多关注。申请人发现钙钛矿太阳能电池在日夜交替循环使用时，电池性能存在疲劳衰减的问题：即电池从暗态转到光照状态时，其光电转换效率需要一个较长的时间才达到峰值；而且随着光暗循环次数增加，恢复性能所需要的时间更长。这种现象是首次在太阳能电池中被发现，是非常不利于太阳能电池的实际应用。本项目旨在研究这种疲劳衰减的发生机制以及如何避免。不同于通常稳定性研究是从外部因素入手，申请人拟分析钙钛矿薄膜中的本征晶体微结构（比如缺陷）及离子迁移对电池性能和稳定性的影响，从而得出解决方案。该问题的解决将会极大的加深对钙钛矿电池的理解，会推进其产业化进程。