ThEficiencia de conversión de energía de células solares de perovskita (PSC) ha aumentado de 3,8% a 25,2% y más En 10 años, pero su comercialización se ve limitada por la inestabilidad. Los investigadores han desarrollado una solución de envasado en tándem de polímero/vidrio de bajo costo que permite que las PSC pasen Ensayos de humedad, calor y congelación según norma IEC 61215Estas pruebas determinan si células solares de perovskita Puede soportar los efectos de las condiciones de funcionamiento al aire libre mediante repetidas ciclos de temperatura (-40°C a 85°C) y 85% de humedad relativa.

Un esquema de encapsulación en tándem de polímero/vidrio de bajo costo permite que las células solares de perovskita estables cumplan con los requisitos de Prueba DH y HF según IEC 61215Se analizaron células de perovskita encapsuladas y no encapsuladas mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas, y se detectaron los productos volátiles característicos de la descomposición híbrida de perovskita orgánica bajo estrés térmico, lo que confirma la eficacia del esquema de encapsulación en tándem de polímero/vidrio compacto de bajo coste desarrollado.

Cambios de rendimiento en DH y HF pruebas según IEC 61215

Diagrama esquemático de la estructura de las células solares de perovskita encapsuladas.

IEC 61215 Condiciones específicas para las tres pruebas

La eficiencia de conversión fotovoltaica (PCE) de las celdas encapsuladas cambia con el tiempo de prueba, incluida la duración en la prueba DH y el número de ciclos en la prueba HF.

Prueba DH: simula las condiciones ambientales de alta temperatura y alta humedad, lo cual es esencial para evaluar la durabilidad de las celdas en climas tropicales. La figura muestra que las celdas encapsuladas con una manta ancha de PIB presentan un buen rendimiento en la prueba DH, mientras que las celdas con sellado de bordes se degradan más rápidamente.

Prueba de alta frecuencia: combina las pruebas DH y TC, lo que impone mayores requisitos al empaquetado y la estabilidad del material de las celdas. Las celdas encapsuladas con una manta ancha de PIB no mostraron degradación del rendimiento después de 75 ciclos de alta frecuencia, superando ampliamente los requisitos de la norma IEC (10 ciclos).

Células solares de perovskita encapsuladas con Mantas anchas PIB muestran una excelente estabilidad en las pruebas DH y HF, lo que es de gran importancia para mejorar las perspectivas de comercialización de células solares de perovskita.

Productos de descomposición de precursores de perovskita orgánica en diferentes condiciones de recocido.

Productos de descomposición de precursores de perovskita orgánica en diferentes condiciones de recocido.

En diferentes condiciones de temperaturaMediante cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS), se identificaron con éxito los principales productos de descomposición térmica de los precursores de perovskita orgánica, incluyendo CH₃I, CH₃Br y NH₃. El tipo y la cantidad de productos de descomposición varían con la temperatura de recocido, lo que indica que la estabilidad térmica del precursor de la perovskita es significativamente afectado Por temperatura. Los precursores que contienen bromo (Br) (como el MABr) son menos susceptibles a la descomposición térmica que los precursores que contienen yodo (I) (como el MAI y el FAI), lo que podría estar relacionado con las propiedades químicas del Br-.

Para células solares de perovskita encapsuladas, la estructura de encapsulación reduce significativamente la liberación de productos de descomposición, lo que indica que la encapsulación puede suprimir eficazmente la descomposición térmica de materiales de perovskita. Se enfatiza la importancia de la tecnología de empaquetado para mejorar la estabilidad térmica y la durabilidad de células solares de perovskita y proporciona una base experimental para optimizar aún más la estructura del empaque.

Diagrama esquemático de celdas de prueba empaquetadas y sin empaquetar

Estructura de célula solar de perovskita no encapsulada, que incluye capa de perovskita, capa de transporte de huecos (como PTAA), capa de transporte de electrones y electrodo metálico, etc. Celdas con diferentes métodos de encapsulación, como el uso de poliisobutileno (PIB) o poliolefina (PO) como materiales de encapsulación y posibles capas de cubierta de vidrio.

Productos de descomposición de células solares de perovskita encapsuladas y no encapsuladas después del recocido a 85°C durante 100 h

Algunos componentes de la estructura no encapsulada producirán productos de descomposición y encapsulación poder reducir eficazmente la fuerza de los productos de descomposiciónAl mismo tiempo, diferentes métodos de encapsulación (como el sellado de bordes) también tienen cierto efecto en la inhibición del escape de productos de descomposición. Además, al comparar diferentes celdas (como CsFAMA y FAMA), podemos comprender mejor el impacto de la composición del material en la estabilidad térmica. Es fundamental evaluar la eficacia de las soluciones de encapsulación y estudiar la estabilidad de las celdas solares de perovskita.

Para su comercialización, las células solares de perovskita deben ser capaces de soportar el estrés ambiental a largo plazo, incluyendo la influencia de factores como la humedad, el calor y la luz. Estas pruebas de la norma IEC61215, como métodos de evaluación estándar, constituyen una base importante para determinar si las células solares de perovskita cumplen los requisitos de las aplicaciones comerciales.