随着下一代太阳能电池通过严格的国际测试，廉价可再生能源将近一步

Anita Ho-Baillie教授使用了较早的钙钛矿型太阳能电池原型。

澳大利亚科学家首次生产了新一代的实验太阳能电池，它们通过了严格的国际电工技术委员会关于热量和湿度的测试标准。

该研究结果是钙钛矿太阳能电池商业化迈出的重要一步，已于今天（2020年5月21日）发表在《科学》杂志上。

现在，太阳能系统已广泛应用于工业和家庭住宅。当前大多数系统依靠硅将太阳光转换成有用的能量。

但是，太阳能电池板中硅的能量转换率已接近其自然极限。因此，科学家一直在探索可以堆叠在硅上的新材料，以提高能量转换率。迄今为止，最有前途的材料之一是金属卤化物钙钛矿，其本身甚至可能胜过硅。

悉尼大学纳米科学系主任约翰·胡克（John Hooke）教授安妮塔·霍·拜利（Anita Ho-Baillie）教授说：“钙钛矿是太阳能系统的一个非常有前途的前景。”“它们非常便宜，比硅薄500倍，因此具有灵活性和超轻量。它们还具有巨大的能源支持特性和很高的太阳能转化率。”

以实验形式，过去十年来钙钛矿电池的性能从低水平提高到能够将太阳的25.2％的能量转化为电能，这与硅电池的转化率相当，后者需要40年才能实现。

然而，未保护的钙钛矿电池不具有硅基电池的耐久性，因此它们在商业上尚不可行。

钙钛矿电池将需要与目前的商业标准相叠加。这就是我们的研究令人兴奋的地方。我们已经证明，我们可以大大改善它们的热稳定性。 Ho-Baillie教授说。

Anita Ho-Baillie教授是悉尼大学纳米研究所的首任纳米科学约翰·胡克（John Hooke）主席。

科学家通过使用简单的低成本聚合物玻璃毯抑制钙钛矿细胞的分解来实现这一目标。

这项工作是由Ho-Bailliewho教授领导的，此后就加入了悉尼大学纳米研究所。主要作者雷士博士在新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院的Ho-Baillie研究小组中进行了实验工作，Ho-Baillie教授仍是该学院的兼职教授。

在持续暴露于太阳和其他元素的作用下，太阳能电池板会经历极端的热和湿度。实验表明，在这种压力下，未保护的钙钛矿细胞变得不稳定，从其结构内部释放出气体。

Ho-Baillie教授说：“了解这一过程，称为“除气”，是我们开发这项技术并提高其耐用性的工作的中心部分。

“我一直对探索如何将钙钛矿太阳能电池集成到隔热玻璃（例如真空玻璃）中感兴趣。因此，我们需要知道这些材料的除气性能。”

低成本解决方案

该研究小组首次使用气相色谱-质谱（GC-MS）来识别高性能电池中常用的热应力杂化钙钛矿的特征性挥发性产物和分解途径。他们发现，使用这种方法的低成本聚合物玻璃叠层具有不透压力的密封，可有效抑制钙钛矿的“除气”过程，该过程可导致其分解。

当按照严格的国际测试标准进行测试时，团队工作的单元性能超出了预期。

“我们研究的另一个令人振奋的成果是，我们能够在苛刻的国际电工委员会标准环境测试条件下稳定钙钛矿电池。电池不仅通过了热循环测试，而且还超过了湿热和湿气冻结测试的苛刻要求。” Ho-Baillie教授说。

这些测试通过将太阳能电池模块暴露于-40度至85度的反复温度循环以及暴露于85％的相对湿度中，从而帮助确定太阳能电池模块是否能承受室外运行条件的影响。

具体而言，钙钛矿太阳能电池在IEC“潮湿热”测试中经过了1800多个小时的生存，在“湿度冻结”测试中经过了75个循环，首次超过了IEC61215：2016标准的要求。

Ho-Baillie教授说：“我们希望这项工作将有助于稳定钙钛矿型太阳能电池的发展，提高其商业化前景。”

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参考：Shi Shi，Martin P. Bucknall，Trevor L. Young，Meng Zhang，Long Ming Juing Bing，Da Seul Lee，Jincheol Kim，Tom Wu，Noboru Takamure， David R.McKenzie，黄淑娟，Martin A.Green和Anita WY Ho-Baillie，2020年5月21日，科学.DOI：
10.1126 / science.aba2412

这项研究得到了澳大利亚政府通过澳大利亚可再生能源局（ARENA）的支持。