维度网讯，荷兰应用科学研究组织（TNO）与德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer ISE）开展了一项历时一年的户外测试，旨在测量钙钛矿太阳能技术的户外性能，研究揭示多种因素导致钙钛矿显著降解。

研究人员选用面积为1 cm × 1 cm的三结钙钛矿/钙钛矿/硅太阳能电池进行测试。通讯作者Petra Manshanden向pv magazine表示，选择三结器件是因为其理论效率上限更高，且这类器件此前尚未有长时间户外暴露的数据。该受测器件是一款单片三结叠层电池，由p型异质结硅底电池与两个堆叠的钙钛矿子电池组成。硅基底背面织构化并设有封闭式背金属接触，作为近红外吸收体。在氧化铟锡（ITO）之上沉积了1.56电子伏特的中间钙钛矿电池，采用了聚双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺和聚(9,9-双(3′-(N,N-二甲基氨基)丙基)-2,7-芴)-alt-2,7-(9,9-二辛基芴)作为空穴传输层，富勒烯（C60）与氧化锡（SnOx）作为电子传输堆栈。第二层氧化铟锡（ITO）互连将中间电池与顶电池隔开，顶电池则采用一种名为2PACz的自组装单分子层和宽带隙钙钛矿吸收体。顶电池同样使用C60和SnOx提取电子，并通过ITO层和蒸镀银（Ag）接触完成。器件表面还覆盖了一层氟化镁（MgF₂）减反射膜。

户外测试站位于荷兰佩滕，测试模块安装在屋顶，朝南，以30°倾角固定，当地反照率为10%，以优化年发电量。测试站的首月户外测量显示，上午和下午的性能基本相当，仅有早期瞬态差异，并在初始稳定阶段后消失。长期监测则揭示了两个阶段的降解行为：效率从初始的约17至18%下降至3月的约15%，4月降至约13至14%，随后持续下降。第一阶段降解主要归因于电压损失，第二阶段则与封装层离有关，这导致了电流收集和光耦合的减少。

显微镜分析确认层离发生在封装堆栈内部，而非有源结处，这表明问题在于层间机械或粘附失效，而非水分侵入。EQE和J-V分析进一步表明，性能损失无法归因于带隙变化或吸收体固有降解，而是与界面和分流路径相关的损失。长时间暴露后的光致发光和电致发光图像显示出强烈的空间不均匀性，中间钙钛矿层主导电流流动，而顶结显著弱化，这证实了部分分流和非均匀降解是电池堆栈的关键失效模式。

室内可靠性测试证实，在边缘密封条件下器件对湿热具有良好的稳定性，但在热循环和紫外辐照下损失显著，后者导致了约65%的降解。总体而言，尽管存在降解和迟滞效应，该器件仍实现了约10%的年均效率，且性能强烈依赖于辐照度和光谱变化。Manshanden解释说，样品在户外运行五个月后达到初始功率转换效率的80%，七个月后达到50%。早期降解分析表明，顶结是器件堆栈中最不稳定的组件。与此同时，最初限制电流产生的中间结在运行中出现了边缘局部分流。其他损失归因于电荷传输层退化，可能由持续的高温运行驱动。

这项研究成果已发表于《RRL Solar》期刊，论文题为《One Year of Outdoor Performance of Perovskite/Perovskite/Silicon Triple-Junction Solar Cell》（钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池的户外性能一年）。Manshanden总结表示，这些发现有助于理解降解机制，并推动开发更稳定的下一代器件，相关测试正在进行中。

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