钙钛矿太阳能电池在反向偏压下的电学失效及稳定性研究进展

摘要

卤化物钙钛矿凭借其优异的光电特性和独特的缺陷容忍特性，在光伏领域展现出巨大的应用潜力，其单结太阳能电池的认证效率已突破26.95%。然而，钙钛矿材料中的离子键键能较弱，使其在电场作用下易发生离子迁移，导致器件在反向电偏压加载下呈现显著的电学不稳定性，严重阻碍了其商业化进程。特别是在大面积组件应用中，局部遮光效应会使被遮挡的子电池成为电阻，在相邻子电池驱动下被迫承受反向偏压，进而引发材料的结构降解和器件性能的急剧衰减。本文系统综述了钙钛矿太阳能电池在反向偏压下的失效机制，全面梳理了反向偏压稳定性的最新研究进展，重点剖析了反向击穿电压阈值与其电学演化规律，深入探讨了器件老化行为的诱因及稳定性提升策略，并评述了相关原位表征技术的应用进展。最后，本文进一步提出了通过机器学习辅助逆向设计材料体系、构建动态载流子输运模型等创新性解决方案，为攻克反向偏压稳定性这一关键科学难题提供了新的研究思路。

关键词

卤素钙钛矿 / 反向偏压 / 阴影遮蔽 / 热斑效应 / 降解机制 / 稳定性

基金资助

国家自然科学基金(52473272)资助项目