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Joule重磅:针孔是元凶!钙钛矿电池低电压反向击穿机制终被破解,厚传输层成救星

来源:知光谷 发布时间:2025-08-28 09:54:01
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钙钛矿太阳能电池(PSCs)在反向偏压条件下会发生快速降解,这种情况可能在局部遮荫时出现。

本研究科罗拉多大学博尔德分校Michael D. McGehee等人通过电学测试、电子显微镜、光学及热成像技术,系统探究了在低反向电位(< |−2| V)下的突变击穿与热点形成现象。我们发现,钙钛矿层中的微观针孔会在反向偏压下引发快速且破坏性的击穿,尽管这些缺陷对光电转换效率的影响甚微。通过对微型(直径200微米)钙钛矿电池以及无钙钛矿的传输层二极管进行测试,结果表明突变性低电压击穿源于纳米至微米级缺陷,而金属迁移与导电细丝形成并非主要原因。当钙钛矿层和传输层中的针孔被消除后,器件的反向偏压稳定性显著提高。

原子层沉积制备的氧化锡层通过确保电极间的物理隔离——而非阻挡金属离子迁移——来有效预防突变击穿。钙钛矿研究者应采用更洁净、更均匀的沉积工艺,以制备出更稳定的钙钛矿太阳能电池,推动其进一步研究与商业化应用。

文章亮点:

缺陷是低电压反向击穿的元凶:

研究证实,钙钛矿太阳能电池在低反向偏压(低至 -0.5 V)下的突然击穿和永久性损坏,主要源于钙钛矿层和传输层中预先存在的微米级针孔和薄弱点。

厚传输层可有效抑制击穿:

通过使用更厚、更均匀的传输层(如ALD沉积的SnOₓ),可避免电极之间出现纳米级接近区域,从而显著提高器件的反向耐压能力。

金属迁移并非主因,局部高热导致熔毁:

实验表明,低电压下的突然击穿并非由金属离子迁移形成导电细丝引起,而是由于局部电流密度极高导致金属电极熔化,形成永久性短路。

How non-ohmic contact-layer diodes in perovskite pinholes affect abrupt low-voltage reverse-bias breakdown and destruction of solar cells

Author: Samuel Johnson,Daniel Morales,Kell Fremouw,Isaac E. Gould,Tomoko Borsa,Steve Johnston,Axel Palmstrom,Ryan A. DeCrescent,Michael D. McGehee

Publication: Joule

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435125002831


索比光伏网 https://news.solarbe.com/202508/28/50007177.html

责任编辑:wanqin

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