第4章　有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的穩定性

光電轉換效率和器件穩定性是衡量太陽能電池性能的關鍵，當電池的效率達到效率瓶頸的時候，器件的穩定性就顯得尤為重要。如表4-1所示，“Thin-film Terrestrial Photovoltaic Modules”或“Crystalline Silicon Terrestrial Photovoltaic Modules”穩定性測試的國際標準就詳細規定了器件的測試項目及條件，其中包括溫度測試、濕度測試和光照測試。近年來，鈣鈦礦太陽能電池得到廣泛關注并取得了快速發展，短短幾年，其光電轉換效率便由3.8%^[1]提高到22.7%^[2]，最高效率已獲得美國可再生能源實驗室（NREL）的效率認證。然而，穩定性卻成為阻礙鈣鈦礦太陽能電池商業化進程的絆腳石。將未封裝的鈣鈦礦太陽能電池暴露在大氣環境下，鈣鈦礦材料受到水汽和氧的誘導而分解進而會導致其光電轉換性能不斷下降，另外高溫也會導致鈣鈦礦材料發生相變和分解。以傳統的鈣鈦礦材料CH₃NH₃PbI₃為例，在特定的環境下，鈣鈦礦薄膜會分解成 PbI₂、CH₃NH₃和HI，且過程不可逆，所以鈣鈦礦電池對于制備工藝以及工作環境要求高。通過界面修飾以及改變器件結構可以在一定程度上提升器件對于溫度、濕度以及紫外線的耐受性。目前通過各種改性手段（元素調控以及界面修飾）和封裝工藝已經實現了1000h以上的壽命^[3]，但這離產業化所要求的戶外使用25年的目標仍舊有非常大的差距。因此，分析鈣鈦礦太陽能電池效率衰減機理以及提升其穩定性成為了當前研究的熱點。

表4-1　太陽能電池耐久性測試條件標準

注：電池溫度：25℃