钙钛矿运行稳定性最关键的影响因素是什么？

说到钙钛矿太阳能电池的运行稳定性的影响因素，一般我们都会想到缺陷，离子迁移，但是具体是如何影响的，领域内其实是缺乏这样的研究的。这篇 NE的作者就这一问题展开了深入且系统的研究，小编先抛出结论：离子迁移引发的场筛选是影响钙钛矿电池运行稳定性的关键因素，而缺陷态在运行过程中无明显影响。到这里不知道你是否也和小编一样好奇，作者是怎样将离子迁移和缺陷态的影响分开的呢？且听小编细细分解。

1. 离子迁移诱导的PCE 损失Lion:即冻结离子态的效率减去稳态离子态的效率。所谓冻结离子态的效率指的是在较快的扫描速率下即扫描速率大于离子迁移速率。所谓稳态则指的是在较慢的扫速下离子迁移到相对稳定的状态。如图所示随着开路光稳时间的延长，器件的离子效率损失以及正反扫之间的迟滞逐渐增大，而效率的主要损失来源于电流。

   
   

   
   

2. 离子效率损耗与对器件运行稳定性的影响：作者选择了不同组分的钙钛矿包括1.57eV,1.6eV,1.69eVhe 1.8eV的钙钛矿电池，结果发现离子效率损耗越大的器件，运行稳定性越差。从而进一步证实离子效率损耗对于器件稳定性的直接影响。

   
   

3. 离子效率损耗的影响因素：主要包括离子的浓度和载流子的界面复合速率。根据理论拟合结果离子浓度越高，载流子界面复合速率越大，离子效率损耗越大。

   
   

   那么钙钛矿器件运行过程中离子效率损耗的增加究竟是离子浓度主宰还是界面复合速率呢？作者测了不同结构的随老化时间延长下的QFLS，发现无论纯的钙钛矿还是包含传输层的器件QFLS随着老化时间的延长均未发生明显的衰减，甚至完整器件的QFLS随老化时间延长呈现增长的趋势。而整个过程中QFLS与Voc之间的差距逐渐增长。由此作者判断在老化过程中并不是缺陷带来的界面复合引起的效率衰减，进一步确认了老化过程中离子浓度的变化对离子效率损耗的影响。实验量化结果再次确认了这一发现。

   
   

   
   

4. 总结：

   
   

5. 1）由于移动离子的移动导致的场筛选效应，导致JSC和FF中的离子损失。

6. 2）由于准费米能级分裂与开路电压不匹配而导致的损失，这可能也是移动离子诱导的损失。

7. 3）离子效率损耗对于运行稳定性的直观影响，使得它可以成为我们对于器件进行初筛的有效手段，此外也为我们进一步提升器件运行稳定性提供了明确的途径。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41560-024-01487-w

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