来源:Nature Communications 发布时间:2019/5/10 14:37:02
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钙钛矿太阳能电池商业化之路上面临的问题| Nature Communications评论

论文标题:Addressing the stability issue of perovskite solar cells for commercial applications

期刊:Nature Communications

作者:Lei Meng, Jingbi You, Yang Yang

发表时间:2018/12/10

数字识别码:10.1038/s41467-018-07255-1

原文链接:http://t.cn/EScEshy

有机-无机杂化钙钛矿具有优异的光电性质,且成本较低,在太阳能电池领域引起了广泛关注。在太阳能电池的商业化进程中,成本、转换效率和稳定性(寿命)是考察其技术可行性的三个关键性指标。现今在光伏市场占据主导地位的是硅太阳能电池,该电池的三项指标分别为:成本约为0.3$/W,组件效率21%,使用寿命25年。尽管钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在短短几年内就已经达到23.3%,预期成本也很低,可与硅太阳能电池相媲美,但其长期稳定性问题仍未克服,商业化进程仍有一段漫长的路要走。

有鉴于此,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的杨阳教授联合中国科学院半导体研究所游经碧研究员对钙钛矿器件稳定性的研究进展进行梳理,并认为钙钛矿器件稳定性测试亟需向商业硅太阳能电池的标准化方案靠拢。

图1:钙钛矿和硅太阳能电池各因素对比图

钙钛矿器件的稳定性问题主要源于湿度、热和离子迁移三个因素,研究人员从钙钛矿吸光层、传输层及电极等方面做出针对性改善。目前文献报道的最长寿命可达一年,稳定性问题已经取得了较大突破,但与硅太阳能电池相比仍有很大差距。同时,各实验室钙钛矿器件稳定性的测试标准也不尽相同,很难横向比较,因此作者呼吁稳定性测试标准化。针对目前的现状,作者建议的标准化测试条件为25°C、AM 1.5下对封装或惰性气体保护的器件进行最大功率点(MPP)跟踪测试;下一阶段则要建立器件加速老化寿命与实际寿命之间的关系,并使测试条件向工业标准(在85°C和85%相对湿度条件,稳定1000小时以上)靠近。

在太阳能电池的商业化进程中,成本、转换效率和稳定性(寿命)是需要考虑的三个重要指标。平准化能源成本(LCOE)兼顾了以上三个因素,综合地反映了转换效率及寿命对于发电成本的影响。根据模拟计算,钙钛矿器件效率增加或寿命延长均会使得LCOE按比例降低。硅电池器件的LCOE约为5.50美分/kWh,钙钛矿器件若要具备商业竞争力则必须保证LCOE低于该值。由此计算得出,钙钛矿器件实现商业化的最低寿命要求为15年(假定其效率为19%,器件面积>100 cm2)。最后,作者认为解决稳定性问题是钙钛矿太阳能电池实现大规模商业化的必由之路。

图2:钙钛矿平准化成本与寿命之间的关系以及与传统电池的比较

摘要:When translating photovoltaic technology from laboratory to commercial products, low cost, high power conversion efficiency, and high stability (long lifetime) are the three key metrics to consider in addition to other factors, such as low toxicity, low energy payback time, etc. As one of the most promising photovoltaic materials with high efficiency, today organic–inorganic metal halide perovskites draw tremendous attention from fundamental research, but their practical relevance still remains unclear owing to the notorious short device operation time. In this comment, we discuss the stability issue of perovskite photovoltaics and call for standardized protocols for device characterizations that could possibly match the silicon industrial standards.

阅读论文全文请访问:http://t.cn/EScEshy

期刊介绍:Nature Communications (https://www.nature.com/ncomms/) is an open access journal that publishes high-quality research from all areas of the natural sciences. Papers published by the journal represent important advances of significance to specialists within each field.

The 2017 journal metrics for Nature Communications are as follows:

•2-year impact factor: 12.353

•5-year impact factor: 13.691

•Immediacy index: 1.829

•Eigenfactor® score: 0.92656

•Article Influence Score: 5.684

(来源:科学网)

 
 
 
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