钙钛矿与叠层电池测试:预处理、光谱与时间

钙钛矿与叠层器件均具有亚稳态特性:其性能取决于测量前的光照历史。精确测试需要稳态预处理、较长的测量脉冲,以及针对叠层结电流匹配的分波长光谱控制,而这正是Avalon Nexun Perovskite和Nexun ULTRA的设计初衷。

钙钛矿电池并非只有一个效率值,而是处于某种“状态”之中。离子迁移和陷阱动力学意味着,所测器件的表现取决于扫描前数秒至数分钟的光照历史。若在“冷态”下测量,读数会偏低;若不加控制地长时间浸泡光照,读数又会偏高。因此仪器必须能够控制光照历史,而不仅仅是光照质量。

预处理是测量的一部分

Nexun Perovskite将稳态预处理与500 ms测量脉冲整合于同一测试台:电池在设定辐照度下持续光照直至稳定,随后以单次长脉冲扫描完成测量,整个流程均可脚本化控制并记录。对于长时间光浸泡协议和光致衰减研究,稳态的Nexun Steady可无限期维持全光谱辐照度。

叠层电池带来光谱难题

两端式叠层电池的电流受限于光照较弱的那一结。要真实地测量它,必须按波段调节光谱平衡,而这正是分波长LED控制所能提供的能力。Nexun ULTRA可通过软件独立切换37个波长,因此逐结表征和电流匹配研究可与认证测量在同一台仪器上完成。对于航天多结电池的相关工作,Nexun Cosmo可在AM0条件下将波长范围扩展至300至1900 nm。

获得经得起推敲的钙钛矿测量数据所需条件

  • 脚本化的稳态预处理,并与测量数据一并记录。
  • 500 ms单次扫描脉冲,避免在曲线扫描过程中扰动亚稳态。
  • 分波长光谱控制,用于叠层电池的电流匹配。
  • 以稳定判据(MPP跟踪直至漂移低于阈值)为准,而非固定的光浸泡时长。

常见问题

钙钛矿电池需要什么样的太阳模拟器?
需要一台能在同一测试台上将稳态预处理与较长(约500 ms)测量脉冲相结合的模拟器,使电池的亚稳态先稳定下来,再通过单次扫描完成测量。Avalon Nexun Perovskite正是围绕这一流程设计而成。
为什么钙钛矿电池在IV测量前需要预处理?
其性能会通过离子迁移和陷阱填充效应受光照历史影响。若没有在光照下进行明确的稳定化处理,测得的效率反映的只是某个随机的瞬态状态,而非器件的实际工作性能。
如何精确测量钙钛矿-硅叠层电池?
通过分波长光谱控制对各结进行电流匹配,先预处理至稳定状态,再以约500 ms完成一次扫描。Nexun ULTRA的37个可独立切换波长,使光谱调节部分只需通过软件设置即可完成。
对于钙钛矿电池,闪光测试与稳态测试有何区别?
闪光(长脉冲)测试可快速测量已稳定的器件,是认证测量的主力手段;稳态测试则可无限期维持辐照度,用于光浸泡、MPP跟踪和衰减研究等协议。一个完整的钙钛矿实验室会同时使用这两种方式,例如搭配Nexun Perovskite与Nexun Steady。
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