南开学者提出钙钛矿太阳能电池稳定性分析新方法

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近日，南开大学电子信息与光学工程学院光电子薄膜器件与技术研究教授所罗景山课题组，针对钙钛矿太阳能电池稳定性问题，提出了可用于不同测试条件下钙钛矿太阳能电池稳定性数据评估的统一指标，并对开放数据库Perovskite Database中超过7000组稳定性数据进行了统计分析，探究了不同钙钛矿组分、器件结构对器件稳定性的影响。该研究发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。

钙钛矿太阳能电池是极具应用前景的新一代光伏技术，受到研究者和产业界的广泛关注，但其稳定性问题阻碍了商业化应用。当前，钙钛矿太阳能电池的稳定性提升策略仍来自于单一实验经验，缺乏基于大数据的宏观统计结论。由于钙钛矿复杂的降解过程、未统一的测试标准（温度、湿度、光照等）和记录方式，难以直接对已经发表的历史数据进行比较。

a 钙钛矿太阳能电池的一般器件结构。b 数据库记录的稳定性数据使用的测试标准的分布。c 钙钛矿太阳能电池效率两种典型的衰减曲线。南开大学供图

罗景山团队根据以往有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的加速老化实验中使用的加速因子概念，提出了统一的稳定性描述指标TS80m，可以将不同条件下测试和不同方式记录的稳定性数据归一化到同一标准。依据该指标对Perovskite Database中的7419组稳定性数据进行归一化后，进行了数据可视化和统计学分析，得出了不同钙钛矿组分和器件结构对稳定性影响的统计学规律。

图2: 器件稳定性与容忍因子的关系。a 数据库记录的器件数量与容忍因子和文章发表日期相关的热图。b 数据库记录的器件最优稳定性（以TS80m值计）与容忍因子和文章发表日期相关的热图。c 不同容忍因子范围内器件TS80m值的核密度估计图。d 不同容忍因子范围内器件TS80m值的比值（通过假设检验方法计算）。南开大学供图

该工作提出了统一的钙钛矿太阳能电池稳定性描述指标，并基于大数据将统计学方法应用在钙钛矿稳定性评估上，对进一步探索钙钛矿太阳能电池稳定性提升策略具有重要参考意义。