首页 > 行业资讯 > 【能源】基于大数据的钙钛矿太阳能电池稳定性分析方法

【能源】基于大数据的钙钛矿太阳能电池稳定性分析方法

时间：2022-12-22 来源： 浏览：

【能源】基于大数据的钙钛矿太阳能电池稳定性分析方法

X-MOL资讯
X-MOL资讯

X-molNews

“X-MOL资讯”关注化学、材料和生命科学领域的科研，坚持“原创、专业、深度、生动”。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能，覆盖各领域上万种期刊的最新论文，支持个性化浏览。

收录于合集

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。
近日， 南开大学罗景山 教授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。

图1.（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。
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的概念，提出了统一的稳定性描述指标 T S80m 。该指标将钙钛矿太阳能电池寿命 T S80 与加速因子结合，避免了快速老化阶段对寿命预测的干扰，同时体现了不同环境压力的影响，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 ，同时获得的数据符合对数正态分布。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，利用t假设检验方法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结论。

图2. 数据集的概览。（a） T S80m 值的直方图。（b） T S80m 值的正态概率图。（c-d）log( T S80m )值的对应图(log为自然对数)。
以钙钛矿吸收层为例，根据统计结果，主流的甲脒铅碘（FAPb I 3 ）系钙钛矿和全无机钙钛矿稳定性均优于甲胺铅碘（MAPb I 3 ）系，平均提升可达1.8倍和3.6倍。此外，对于功能层和器件结构，二维钙钛矿覆盖层、器件封装，以及正式器件中的无机空穴传输层、碳电极、纳米颗粒氧化锡电子传输层均对器件稳定性提升有较大帮助，其中碳电极器件稳定性提升可达7倍以上。

图3. 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 T S80m 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 T S80m 值的核密度估计图。（d）不同容忍因子范围内器件 T S80m 值的比值（通过假设检验方法计算）。

图4. 器件稳定性与功能层的关系。（a-b）不同钙钛矿层器件稳定性的核密度估计图和比值。（c-d）不同空穴传输层器件稳定性的核密度估计图和比值。（e-f）不同电子传输层器件稳定性的核密度估计图和比值。

图5. 器件稳定性与器件结构的关系。（a-b）正式和反式器件稳定性的核密度估计图和比值。（c-d）有无封装的器件稳定性的核密度估计图和比值。
文章还讨论了模型和方法的不确定性，结果表明模型参数的改变和统计方法引入的偏差不会影响统计结果的正确性，验证了模型和方法的可靠性。
综上所述，本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，对领域内的研究经验进行了验证，并进一步给出了准确量化的结论，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。
该研究发表在国际著名学术期刊 Nature Communications 上。论文第一作者为博士生 张状 ， 罗景山 教授为通讯作者，并得到了 T. Jesper Jacobsson 特聘研究员的协助指导。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家优秀青年科学基金、天津市杰出青年基金和物质绿色创造与制造海河实验室的资助。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Big data driven perovskite solar cell stability analysis
Zhuang Zhang, Huanhuan Wang, T. Jesper Jacobsson & Jingshan Luo*
Nat. Commun ., 2022 , 13 , 7639, DOI: 10.1038/s41467-022-35400-4
罗景山教授简介
罗景山，南开大学电子信息与光学工程学院教授、博导，光电子薄膜器件与技术研究所副所长，国家优秀青年基金获得者，天津市杰出青年基金获得者。长期从事光电催化能源材料和器件研究，目前专注于太阳能光解水、二氧化碳还原和钙钛矿太阳能电池研究，取得了一系列具有国际影响的创新性研究成果，在 Science, Nature Energy, Nature Catalysis 等期刊发表论文120多篇，总引用22000多次，h因子66(谷歌学术）。曾入选《麻省理工科技评论》中国区“35岁以下科技创新35人”，2018-2022连续5年入选科睿唯安“全球高被引科学家”，曾获天津市五四青年奖章。担任多个国际/国内期刊顾问编委和青年编委。
https://www.x-mol.com/groups/luo
博士后招聘
课题组面向国家碳达峰碳中和重大需求和世界科技前沿，开展前沿和应用研究，承担多项科研项目，研究经费充足，仪器设备齐全，科研气氛浓厚。 现根据科研工作需要，面向海内外，招收多名博士后（年薪不低于25万，上不封顶） 。招聘方向：1、光/电催化（水分解，二氧化碳还原，氮气还原）；2、钙钛矿太阳能电池。有意者请将简历以及代表作发送至jingshan.luo@nankai.edu.cn。
实验室主页：
https://jingshanluo.com/
点击“ 阅读原文 ”，查看  化学 • 材料  领域 所有收录期刊

版权：如无特殊注明，文章转载自网络，侵权请联系cnmhg168#163.com删除！文件均为网友上传，仅供研究和学习使用，务必24小时内删除。
相关推荐
热门信息