物理化学学报 >> 2025, Vol. 41 >> Issue (8): 100088.doi: 10.1016/j.actphy.2025.100088
戚洺瑄, 金斓煜, 姚宏鹤, 徐子鹏, 成腾, 陈棋, 朱城*(
), 白阳*(
)
收稿日期:2025-02-07
修回日期:2025-03-21
录用日期:2025-04-03
发布日期:2025-06-07
通讯作者:
Email: zc@bit.edu.cn (朱城)mse.ybai@bit.edu.cn (白阳)
基金资助:
Mingxuan Qi, Lanyu Jin, Honghe Yao, Zipeng Xu, Teng Cheng, Qi Chen, Cheng Zhu*(
), Yang Bai*(
)
Received:2025-02-07
Revised:2025-03-21
Accepted:2025-04-03
Published:2025-06-07
Contact:
Email: zc@bit.edu.cn (Cheng Zhu)mse.ybai@bit.edu.cn (Yang Bai)
Supported by:摘要:
卤化物钙钛矿凭借其优异的光电特性和独特的缺陷容忍特性,在光伏领域展现出巨大的应用潜力,其单结太阳能电池的认证效率已突破26.95%。然而,钙钛矿材料中的离子键键能较弱,使其在电场作用下易发生离子迁移,导致器件在反向电偏压加载下呈现显著的电学不稳定性,严重阻碍了其商业化进程。特别是在大面积组件应用中,局部遮光效应会使被遮挡的子电池成为电阻,在相邻子电池驱动下被迫承受反向偏压,进而引发材料的结构降解和器件性能的急剧衰减。本文系统综述了钙钛矿太阳能电池在反向偏压下的失效机制,全面梳理了反向偏压稳定性的最新研究进展,重点剖析了反向击穿电压阈值与其电学演化规律,深入探讨了器件老化行为的诱因及稳定性提升策略,并评述了相关原位表征技术的应用进展。最后,本文进一步提出了通过机器学习辅助逆向设计材料体系、构建动态载流子输运模型等创新性解决方案,为攻克反向偏压稳定性这一关键科学难题提供了新的研究思路。
戚洺瑄, 金斓煜, 姚宏鹤, 徐子鹏, 成腾, 陈棋, 朱城, 白阳. 钙钛矿太阳能电池在反向偏压下的电学失效及稳定性研究进展[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8), 100088. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100088
Mingxuan Qi, Lanyu Jin, Honghe Yao, Zipeng Xu, Teng Cheng, Qi Chen, Cheng Zhu, Yang Bai. Recent progress on electrical failure and stability of perovskite solar cells under reverse bias[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2025, 41(8), 100088. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100088
表1
"
| Perovskite solar cells | Year | PCE | Reverse breakdown voltage |
| ① ITO/PTAA/Cs0.22FA0.78Pb(I0.85Br0.15)3/C60/BCP/Au | 2024 | 15% | −15.36 V |
| ② ITO/PTAA/FA0.9Cs0.1PbI3/LiF/C60/SnO2/ITO/Cu | 2024 | 23.8% | −20 V |
| ③ ITO/NiOx/PolyTPD/PFN/Cs0.25FA0.75Pb(Br0.2I0.8)3/LiF/C60/SnO2/ITO | 2021 | 15% | −5 V |
| ④ ITO/NiOx/(FAPbI3)0.83(CsPbBr3)0.17/LiF/C60/SnO2/ITO | 2020 | 14% | −1.2 V |
| ⑤ ITO/PTAA/MAPbI3/PCBM/BCP/Ag | 2021 | 17.67% | −3 V |
表2
"
| Perovskite solar cells | Year | Reverse-bias voltage | Reverse-bias duration |
| ⑥ ITO/PTAA/Cs0.22FA0.78Pb(I0.85Br0.15)3/C60/BCP/Au | 2024 | −10 V | 600 s |
| ⑦ ITO/PTAA/FA0.9Cs0.1PbI3/LiF/C60/SnO2/ITO/Cu | 2024 | −1.6 V | 1000 h |
| ⑧ ITO/PTAA/MAPbI3/MDMS/C60/BCP/Cu | 2021 | −1 V | 120 s |
| ⑨ ITO/PTAA/FA0.9Cs0.1PbI2.83Br0.17/PFI/PCBM/C60/BCP/Cu | 2024 | −4.5 V | 5 h |
| ⑩ ITO/SnO2/PVSK/PEAI/spiro-OMeTAD/MoOx/ITO/Cu | 2023 | −4 V | 60 s |
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