第4章　有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的稳定性

光电转换效率和器件稳定性是衡量太阳能电池性能的关键，当电池的效率达到效率瓶颈的时候，器件的稳定性就显得尤为重要。如表4-1所示，“Thin-film Terrestrial Photovoltaic Modules”或“Crystalline Silicon Terrestrial Photovoltaic Modules”稳定性测试的国际标准就详细规定了器件的测试项目及条件，其中包括温度测试、湿度测试和光照测试。近年来，钙钛矿太阳能电池得到广泛关注并取得了快速发展，短短几年，其光电转换效率便由3.8%^[1]提高到22.7%^[2]，最高效率已获得美国可再生能源实验室（NREL）的效率认证。然而，稳定性却成为阻碍钙钛矿太阳能电池商业化进程的绊脚石。将未封装的钙钛矿太阳能电池暴露在大气环境下，钙钛矿材料受到水汽和氧的诱导而分解进而会导致其光电转换性能不断下降，另外高温也会导致钙钛矿材料发生相变和分解。以传统的钙钛矿材料CH₃NH₃PbI₃为例，在特定的环境下，钙钛矿薄膜会分解成 PbI₂、CH₃NH₃和HI，且过程不可逆，所以钙钛矿电池对于制备工艺以及工作环境要求高。通过界面修饰以及改变器件结构可以在一定程度上提升器件对于温度、湿度以及紫外线的耐受性。目前通过各种改性手段（元素调控以及界面修饰）和封装工艺已经实现了1000h以上的寿命^[3]，但这离产业化所要求的户外使用25年的目标仍旧有非常大的差距。因此，分析钙钛矿太阳能电池效率衰减机理以及提升其稳定性成为了当前研究的热点。

表4-1　太阳能电池耐久性测试条件标准

注：电池温度：25℃