下一代太阳能电池通过严格的国际测试

澳大利亚科学家首次生产出新一代实验太阳能电池，这些电池通过了国际电工委员会严格的热湿测试标准。

这项研究成果是钙钛矿太阳能电池走向商业可行性的重要一步，今天发表在“科学”杂志上。

太阳能系统现在在工业和家庭中都很普遍。目前的大多数系统都依靠硅将阳光转化为有用的能量。

然而，太阳能电池板中硅的能量转换率接近其自然极限。因此，科学家们一直在探索可以堆叠在硅上的新材料，以提高能量转换率。到目前为止，最有希望的材料之一是金属卤化物钙钛矿，它本身的性能甚至可能超过硅。

悉尼大学首任约翰·胡克纳米科学教授Anita Ho-Baillie说：“钙钛矿对于太阳能系统来说是一个非常有前途的前景。”“它们非常便宜，比硅薄500倍，因此很灵活，而且超轻。它们还具有巨大的能源特性和很高的太阳能转换率。“。

在实验形式上，在过去的10年里，钙钛矿电池的性能已经从低水平提高到能够将来自太阳的25.2%的能量转化为电能。科学家们花了大约40年的时间才开发出26.7%的硅电池转换率。

然而，未受保护的钙钛矿电池没有硅基电池的耐久性，因此它们还不具备商业可行性。

他说：“钙钛矿电池需要符合当前的商业标准。这就是我们的研究如此令人兴奋的地方。我们已经证明，我们可以极大地提高它们的热稳定性。“

科学家们通过使用一种简单、低成本的聚合物玻璃毯子抑制钙钛矿细胞的分解来做到这一点。

这项工作由今年加入悉尼大学纳米研究所的何百利教授领导。主要作者石磊博士在新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院何百丽的研究小组进行了这项实验工作，何百利教授仍是该学院的兼职教授。

在持续暴露在太阳和其他元素的情况下，太阳能电池板会经历极端的高温和潮湿。实验表明，在这种压力下，未受保护的钙钛矿细胞变得不稳定，从其结构内部释放气体。

何百利教授说：“了解这个被称为‘排气’的过程，是我们开发这项技术和提高其耐用性工作的核心部分。”

我一直对探索如何将钙钛矿型太阳能电池融入隔热窗(如真空玻璃)很感兴趣。所以，我们需要知道这些材料的放气特性。“。

研究小组首次使用气相色谱-质谱(GC-MS)来鉴定高性能电池中常用的热应力杂化钙钛矿的标志性挥发性产物和分解途径。使用这种方法，他们发现一种具有压力密封的低成本聚合物-玻璃堆栈在抑制钙钛矿“放气”(导致其分解的过程)方面是有效的。

当按照严格的国际测试标准进行测试时，该团队正在研究的细胞表现超出了预期。

我们研究的另一个令人兴奋的结果是，我们能够在苛刻的国际电工委员会标准环境测试条件下稳定钙钛矿细胞。电池不仅通过了热循环测试，而且还超过了湿热和湿冻测试的严格要求。“何百利教授说。

这些测试通过将太阳能电池模块暴露在零下40度到85度之间的重复温度循环以及暴露在85%的相对湿度中，来帮助确定太阳能电池模块是否能够承受室外运行条件的影响。

具体来说，钙钛矿型太阳能电池通过了IEC《湿热》试验1800多小时和《湿度冻结》试验75次，首次超过了IEC61215：2016标准的要求。

何百利教授说：“我们预计这项工作将有助于稳定钙钛矿型太阳能电池，增加其商业化前景。”

这项研究得到了澳大利亚政府通过澳大利亚可再生能源机构(ARENA)的支持。