两种封装方式对钙钛矿太阳能电池性能影响分析

两种封装方式对钙钛矿太阳能电池性能影响分析

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钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高光电转换效率和低成本制造潜力而备受关注，但其在实际应用中面临一个重大挑战：对环境条件（尤其是湿度和氧气）的敏感性。为了提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和使用寿命，研究者们开发了多种封装技术。本文将介绍两种常见的封装策略：基于层压的玻璃-玻璃封装（COM）和基于胶水的封装（LAB），并分析它们在不同环境条件下的性能表现。

封装技术的重要性

钙钛矿太阳能电池的性能极易受到环境因素的影响，尤其是湿度和氧气。这些因素会导致钙钛矿材料分解，从而降低电池的光电转换效率和稳定性。因此，有效的封装技术对于保护钙钛矿材料、延长电池使用寿命至关重要。

两种封装方法的比较

研究中采用了两种常见的封装策略：

1. 基于层压的玻璃-玻璃封装（COM）：这种封装方式使用两片玻璃板将钙钛矿电池夹在中间，并通过层压技术实现密封。COM封装能够提供优异的物理保护和环境隔离，适用于户外长期使用场景。

2. 基于胶水的封装（LAB）：这种封装方式使用特殊的胶水材料将钙钛矿电池密封。LAB封装具有成本低、工艺简单等优点，但其密封性能和耐久性相对较低。

测试条件与结果

研究团队在三种不同的环境条件下对两种封装材料进行了测试：

• ISOS-D1：模拟户外环境，包括温度循环和湿度变化
• ISOS-D3：模拟高温高湿环境
• ISOS-O3：模拟臭氧环境

测试结果显示：

• COM封装在所有测试条件下均表现出优异的稳定性，特别是在户外环境（ISOS-D1）中，能够有效保护钙钛矿材料免受环境因素的影响。
• LAB封装在短期应用中表现良好，但在长期测试中显示出明显的性能下降，尤其是在高温高湿（ISOS-D3）和臭氧（ISOS-O3）环境下。

结论

研究结果表明，COM封装对于实现钙钛矿太阳能电池的长期户外稳定性至关重要，而LAB封装则更适合短期应用或实验室环境。这一发现为钙钛矿太阳能电池的封装技术选择提供了重要参考，有助于推动该技术向商业化应用迈进。

钙钛矿太阳能电池结构示意图

钙钛矿太阳能电池的典型结构从基底到顶层依次为：ITO（导电玻璃）、2PACz（自组装单层）、钙钛矿吸收层、C60（电子传输层）、SnO2（原子层沉积的空穴传输层）、Cu（金属电极）。

PSC的结构示意图和封装样品的实物照片