Published May 11, 2024
| Version v1
Publication
Open
Resist Thermal Shock Through Viscoelastic Interface Encapsulation in Perovskite Solar Cells
Creators
- 1. Beijing Institute of Technology
- 2. Beijing University of Technology
- 3. Peking University
- 4. Jiangnan University
Description
Enhancing the lifetime of perovskite solar cells (PSCs) is one of the essential challenges for their industrialization. Although the external encapsulation protects the perovskite device from the erosion of moisture and oxygen under various harsh conditions. However, the perovskite devices still undergo static and dynamic thermal stress during thermal and thermal cycling aging, respectively, resulting in irreversible damage to the morphology, component, and phase of stacked materials. Herein, the viscoelastic polymer polyvinyl butyral (PVB) material is designed onto the surface of perovskite films to form flexible interface encapsulation. After PVB interface encapsulation, the surface modulus of perovskite films decreases by nearly 50%, and the interface stress range under the dynamic temperature field (−40 to 85 °C) drops from −42.5 to 64.8 MPa to −14.8 to 5.0 MPa. Besides, PVB forms chemical interactions with FA + cations and Pb 2+ , and the macroscopic residual stress is regulated and defects are reduced of the PVB encapsulated perovskite film. As a result, the optimized device's efficiency increases from 22.21% to 23.11%. Additionally, after 1500 h of thermal treatment (85 °C), 1000 h of damp heat test (85 °C & 85% RH), and 250 cycles of thermal cycling test (−40 to 85 °C), the devices maintain 92.6%, 85.8%, and 96.1% of their initial efficiencies, respectively.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد تعزيز عمر الخلايا الشمسية البيروفسكية (PSCs) أحد التحديات الأساسية لتصنيعها. على الرغم من أن التغليف الخارجي يحمي جهاز البيروفسكايت من تآكل الرطوبة والأكسجين في ظل ظروف قاسية مختلفة. ومع ذلك، لا تزال أجهزة البيروفسكايت تخضع لإجهاد حراري ثابت وديناميكي أثناء تقادم الدراجات الحرارية والحرارية، على التوالي، مما يؤدي إلى تلف لا رجعة فيه في مورفولوجيا ومكون ومرحلة المواد المكدسة. هنا، تم تصميم مادة البولي فينيل بوتيرال المرنة اللزجة (PVB) على سطح أغشية البيروفسكايت لتشكيل تغليف مرن للواجهة. بعد تغليف واجهة PVB، ينخفض المعامل السطحي لأفلام البيروفسكايت بنسبة 50 ٪ تقريبًا، وينخفض نطاق إجهاد الواجهة تحت مجال درجة الحرارة الديناميكي (-40 إلى 85 درجة مئوية) من -42.5 إلى 64.8 ميجا باسكال إلى -14.8 إلى 5.0 ميجا باسكال. إلى جانب ذلك، يشكل PVB تفاعلات كيميائية مع FA + الكاتيونات و Pb 2+ ، ويتم تنظيم الإجهاد المتبقي العياني ويتم تقليل العيوب في فيلم البيروفسكايت المغلف PVB. ونتيجة لذلك، تزداد كفاءة الجهاز المحسّن من 22.21 ٪ إلى 23.11 ٪. بالإضافة إلى ذلك، بعد 1500 ساعة من المعالجة الحرارية (85 درجة مئوية)، و 1000 ساعة من اختبار الحرارة الرطبة (85 درجة مئوية و 85 ٪ رطوبة نسبية)، و 250 دورة من اختبار التدوير الحراري (-40 إلى 85 درجة مئوية)، تحافظ الأجهزة على 92.6 ٪ و 85.8 ٪ و 96.1 ٪ من كفاءاتها الأولية، على التوالي.Translated Description (French)
L'amélioration de la durée de vie des cellules solaires à pérovskite (PSC) est l'un des défis essentiels de leur industrialisation. Bien que l'encapsulation externe protège le dispositif de pérovskite de l'érosion de l'humidité et de l'oxygène dans diverses conditions difficiles. Cependant, les dispositifs de pérovskite subissent toujours des contraintes thermiques statiques et dynamiques pendant le vieillissement thermique et le vieillissement thermique cyclique, respectivement, entraînant des dommages irréversibles à la morphologie, au composant et à la phase des matériaux empilés. Ici, le matériau polymère polyvinylbutyral (PVB) viscoélastique est conçu sur la surface des films de pérovskite pour former une encapsulation d'interface flexible. Après l'encapsulation de l'interface PVB, le module de surface des films de pérovskite diminue de près de 50% et la plage de contraintes d'interface sous le champ de température dynamique (−40 à 85 °C) diminue de −42,5 à 64,8 MPa à −14,8 à 5,0 MPa. En outre, le PVB forme des interactions chimiques avec les cations FA + et le Pb 2+ , et la contrainte résiduelle macroscopique est régulée et les défauts du film de pérovskite encapsulé de PVB sont réduits. En conséquence, l'efficacité de l'appareil optimisé passe de 22,21 % à 23,11 %. De plus, après 1500 h de traitement thermique (85 °C), 1000 h d'essai à la chaleur humide (85 °C et 85 % HR) et 250 cycles d'essai de cyclage thermique (−40 à 85 °C), les appareils conservent respectivement 92,6 %, 85,8 % et 96,1 % de leur efficacité initiale.Translated Description (Spanish)
Mejorar la vida útil de las células solares de perovskita (PSC) es uno de los desafíos esenciales para su industrialización. Aunque la encapsulación externa protege el dispositivo de perovskita de la erosión de la humedad y el oxígeno en diversas condiciones duras. Sin embargo, los dispositivos de perovskita aún sufren estrés térmico estático y dinámico durante el envejecimiento térmico y el ciclo térmico, respectivamente, lo que resulta en daños irreversibles en la morfología, el componente y la fase de los materiales apilados. En la presente, el material de polímero viscoelástico de polivinil butiral (PVB) está diseñado sobre la superficie de las películas de perovskita para formar una encapsulación de interfaz flexible. Después de la encapsulación de la interfaz PVB, el módulo superficial de las películas de perovskita disminuye en casi un 50%, y el rango de tensión de la interfaz bajo el campo de temperatura dinámica (-40 a 85 °C) cae de -42,5 a 64,8 MPa a -14,8 a 5,0 MPa. Además, el PVB forma interacciones químicas con los cationes FA + y Pb 2+ , y se regula la tensión residual macroscópica y se reducen los defectos de la película de perovskita encapsulada en PVB. Como resultado, la eficiencia del dispositivo optimizado aumenta del 22,21% al 23,11%. Además, después de 1500 h de tratamiento térmico (85 °C), 1000 h de prueba de calor húmedo (85 °C y 85% de HR) y 250 ciclos de prueba de ciclo térmico (-40 a 85 °C), los dispositivos mantienen el 92,6%, 85,8% y 96,1% de sus eficiencias iniciales, respectivamente.Files
eem2.12739.pdf
Files
(16.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:466c3f5d8eb12b61c65a8fb95c8ee68d
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مقاومة الصدمة الحرارية من خلال تغليف الواجهة اللزجة المرنة في خلايا بيروفسكايت الشمسية
- Translated title (French)
- Résistez aux chocs thermiques grâce à l'encapsulation de l'interface viscoélastique dans des cellules solaires à pérovskite
- Translated title (Spanish)
- Resistir el choque térmico a través de la encapsulación de la interfaz viscoelástica en las células solares de perovskita
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4396832097
- DOI
- 10.1002/eem2.12739
References
- https://openalex.org/W2466423473
- https://openalex.org/W2588813628
- https://openalex.org/W2735094026
- https://openalex.org/W2766026115
- https://openalex.org/W2770830442
- https://openalex.org/W2789517172
- https://openalex.org/W2810301090
- https://openalex.org/W2883518282
- https://openalex.org/W2908823945
- https://openalex.org/W2912153941
- https://openalex.org/W2913970360
- https://openalex.org/W2944370267
- https://openalex.org/W2952213661
- https://openalex.org/W2953209624
- https://openalex.org/W2980994352
- https://openalex.org/W3002058265
- https://openalex.org/W3007099258
- https://openalex.org/W3025922687
- https://openalex.org/W3026324270
- https://openalex.org/W3080668903
- https://openalex.org/W3083698471
- https://openalex.org/W3091954441
- https://openalex.org/W3130174494
- https://openalex.org/W3185466794
- https://openalex.org/W3197746823
- https://openalex.org/W3209526646
- https://openalex.org/W4206188804
- https://openalex.org/W4206975086
- https://openalex.org/W4210799300
- https://openalex.org/W4220974839
- https://openalex.org/W4224068597
- https://openalex.org/W4225975051
- https://openalex.org/W4288425348
- https://openalex.org/W4289277613
- https://openalex.org/W4312064153
- https://openalex.org/W4312306497
- https://openalex.org/W4319456320
- https://openalex.org/W4372337415
- https://openalex.org/W4383313636
- https://openalex.org/W4383313971
- https://openalex.org/W4387737779
- https://openalex.org/W4387931351