鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）極具潛力，但濕度和氧氣會導致其性能快速下降，因此封裝技術對提高其穩定性至關重要。文章研究了兩種常見的封裝策略：基于層壓的玻璃-玻璃封裝（COM）和基于膠水的封裝（LAB），兩種封裝材料在ISOS-D1、D3、O3三種不同條件下進行測試，COM封裝對于實現PSCs長期戶外穩定性的重要性，而LAB封裝則更適合短期應用。

鈣鈦礦太陽能電池堆疊和兩種封裝方法

PSC的結構示意圖和封裝樣品的實物照片

鈣鈦礦太陽能電池的層狀結構：從基底到頂層依次為：ITO（導電玻璃）、2PACz（自組裝單層）、鈣鈦礦吸收層、C60（電子傳輸層）、SnO2（原子層沉積的空穴傳輸層）、Cu（金屬電極）

LAB封裝的橫截面視圖：鈣鈦礦太陽能電池頂部覆蓋了一層薄薄的玻璃蓋片，使用紫外線固化丙烯酸膠粘劑（UV膠）固定。從背面接觸側拍攝的LAB封裝樣本的照片，顯示了膠粘劑和覆蓋玻璃的存在。

COM封裝的橫截面視圖：鈣鈦礦太陽能電池被夾在兩層玻璃之間，使用聚烯烴（POE）薄膜作為封裝材料，并且邊緣使用了丁基橡膠邊緣密封劑。從背面接觸側拍攝的COM封裝樣本的照片，展示了層壓結構和邊緣密封劑。暗態存儲穩定性測試（ISOS-D1）和濕熱穩定性測試（ISOS-D3）

ISOS-D1：在21°C和30%相對濕度（RH）的條件下進行暗態存儲測試。ISOS-D3：在85°C和85%RH的條件下進行濕熱（DH）測試，符合IEC 61215標準。

不同存儲條件下，兩種封裝性能參數的變化

功率轉換效率（PCE）：LAB封裝的鈣鈦礦電池在ISOS-D1條件下能保持超過93%的初始效率，而在ISOS-D3條件下迅速下降至零。COM封裝的鈣鈦礦電池在ISOS-D3條件下通過了測試，效率在1566小時后平均保留了超過95%的初始效率。

短路電流密度（Jsc）：LAB封裝的鈣鈦礦電池在濕熱條件下Jsc迅速下降，表明鈣鈦礦層的分解。COM封裝的鈣鈦礦電池在濕熱條件下Jsc保持相對穩定。

開路電壓（Voc）：LAB封裝的鈣鈦礦電池在濕熱條件下Voc迅速下降，而COM封裝的鈣鈦礦電池在濕熱條件下Voc保持相對穩定。

填充因子（FF）：LAB封裝的鈣鈦礦電池在濕熱條件下FF迅速下降，而COM封裝的鈣鈦礦電池在濕熱條件下FF保持相對穩定。

LAB封裝的PSCs在濕熱條件下性能迅速下降的趨勢，而COM封裝的PSCs則顯示出良好的穩定性和耐久性。封裝電池在不同環境中的穩定性表現

LAB封裝的鈣鈦礦太陽能電池在不同老化條件下的外觀變化

貨架老化后的變化：

經過160小時后，鈣鈦礦太陽能電池的顏色從深棕色變為黃色。這種顏色變化可能是由于鈣鈦礦材料的分解。電池的效率在貨架老化條件下下降，但不如濕熱老化條件下迅速。

濕熱老化后的變化：

經過160小時后，鈣鈦礦太陽能電池的后電極變得可見，這是由于鈣鈦礦吸收層的嚴重降解。電池的顏色變化更為明顯，從深棕色變為黃色，這進一步表明了鈣鈦礦材料在濕熱條件下的不穩定性。LAB和COM封裝戶外穩定性測試

LAB封裝和COM封裝的鈣鈦礦太陽能電池的性能變化

LAB封裝的鈣鈦礦電池在戶外測試初期保持了較好的性能，但隨著時間的推移，性能迅速下降，特別是其中一個樣本在戶外測試的第四個月出現了性能急劇下降。

COM封裝的鈣鈦礦電池在整個10個月的測試期間保持了較高的性能比率，顯示出優異的長期穩定性。

鈣鈦礦電池在不同季節的性能變化，尤其是在秋冬季節，由于柏林地區陽光較少但降水和濕度較高，對封裝的性能提出了更大的挑戰。直觀地比較了LAB和COM封裝方法在戶外條件下的性能差異，強調了COM封裝在長期戶外穩定性方面的優勢。LAB、COM封裝的特性總結

ISOS-D1（貨架穩定性）：兩種封裝都顯示出良好的貨架穩定性，超過1500小時沒有損失。

ISOS-O3（戶外穩定性）：LAB封裝的戶外穩定性不一致，從幾天到幾個月不等，而COM封裝顯示出良好的戶外穩定性，超過6個月沒有損失。

ISOS-D3（濕熱穩定性）：LAB封裝未能通過濕熱測試，PCE在24小時后減半，而COM封裝通過了濕熱測試，超過1500小時，PCE保持在90%以上。

綜合測試結果，在用途方面LAB封裝適合樣品運輸和在手套箱外的短期測試；COM封裝更適合原型驗證，即使在戶外環境中也需要長期穩定性，但需要最小化光學損失。

通過對比LAB和COM兩種封裝方法，結合ISOS穩定性測試，LAB封裝以其簡便性和對空氣或溫度敏感材料的適應性，為短期應用和實驗提供了有效的解決方案。而COM封裝則以其卓越的長期穩定性，為鈣鈦礦太陽能電池的戶外應用和商業化鋪平了道路。

ISOS測試標準為我們提供了一個標準化的框架，用以評估和比較不同封裝策略的性能。這些測試結果不僅證實了COM封裝在濕熱和戶外條件下的優越性，也揭示了LAB封裝在短期穩定性方面的潛力。美能溫濕度綜合環境試驗箱

美能溫濕度綜合環境試驗箱采用進口溫度控制器，能夠實現多段溫度編程，具有高精確度和良好的可靠性，滿足不同氣候條件下的測試需求。

• 溫度范圍：-50~150℃

• 濕度范圍：20%-98%RH

采用進口溫度控制器，實現多段溫度編程，精度高，可靠性好

通過在美能綜合環境試驗箱中進行ISOS-D1、ISOS-D3和ISOS-O3測試，我們能夠評估不同封裝策略在控制濕度和溫度條件下的性能，從而確保了測試結果的可靠性和重復性。這些測試不僅驗證了COM封裝在濕熱和戶外條件下的卓越穩定性，也展示了LAB封裝在短期應用中的潛力。

原文出處：Encapsulation and Outdoor Testing of Perovskite Solar Cells: Comparing Industrially Relevant Process with a Simplified Lab Procedure

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