ポリイソブチレンによってカプセル化された有機無機ペロブスカイト太陽電池の加速寿命検査

メタルハロゲン化物ペロブスカイト太陽電池（PSC）は急速な進行を受けています。ただし、環境の水分と高温に対する感度によって引き起こされる不安定な性能は、PSCの商業化に対する大きな障害です。現在の研究では、水分バリアとして高性能ポリイソブチレン（PIB）を使用した低温のガラスガラスカプセル化技術を平面ガラス/FTO/TIO2/FAPBI3/PTAA/金ペロブスカイト太陽電池で調査します。PIBは、エッジシールまたはブランケット層のいずれかとして適用されました。カプセル化されたPSCへの電気接続は、FTOまたはAU層のいずれかによって提供されました。「カルシウムテスト」の結果は、PIBエッジシールが水分の浸潤を効果的に防ぐことを実証しました。保存期間テストが実施され、PIBシールPSCは少なくとも200日間安定していました。IEC61215：2016に準拠して、湿った熱およびサーマルサイクリングテストを使用して、さまざまなカプセル化方法を評価しました。PCEの変化を監視するために、シミュレートされたAM1.5G日光の下で電流電圧測定を定期的に実行しました。これまでに達成した最良の結果は、湿った熱試験と200の熱サイクルの540時間後に初期効率を維持しました。著者の知る限り、これらはこれまでに公開されたペロブスカイト太陽電池の最高の湿った熱および熱サイクルテスト結果の1つです。特にこの作業でテストされたより困難なFAPBI3ペロブスカイト材料を使用して、細胞の適度な性能（順方向スキャンと逆スキャンから平均8％）を考えると、高性能のペロブスカイト太陽電池を使用してカプセル化された場合、より良い安定性の結果をさらに達成できることを想定しています。この作業で開発されたPIBパッケージ技術。水分ではなく熱がPSC分解の主な原因であることを提案します。さらに、ペロブスカイト太陽電池材料からの揮発性分解製品の脱出を防ぐことが安定性の鍵であることを提案します。PIBカプセル化は、有効性、アプリケーションの容易さ、適用温度が低く、低コストが実証されていることを考えると、ペロブスカイト太陽電池の非常に有望な包装ソリューションです。

Metal halide perovskite solar cells (PSCs) have undergone rapid progress. However, unstable performance caused by sensitivity to environmental moisture and high temperature is a major impediment to commercialization of PSCs. In the present work, a low-temperature, glass-glass encapsulation technique using high performance polyisobutylene (PIB) as the moisture barrier is investigated on planar glass/FTO/TiO2/FAPbI3/PTAA/gold perovskite solar cells. PIB was applied as either an edge seal or blanket layer. Electrical connections to the encapsulated PSCs were provided by either the FTO or Au layers. Results of a "calcium test" demonstrated that a PIB edge-seal effectively prevents moisture ingress. A shelf life test was performed and the PIB-sealed PSC was stable for at least 200 days. Damp heat and thermal cycling tests, in compliance with IEC61215:2016, were used to evaluate different encapsulation methods. Current-voltage measurements were performed regularly under simulated AM1.5G sunlight to monitor changes in PCE. The best results we have achieved to date maintained the initial efficiency after 540 h of damp heat testing and 200 thermal cycles. To the best of the authors' knowledge, these are among the best damp heat and thermal cycle test results for perovskite solar cells published to date. Given the modest performance of the cells (8% averaged from forward and reverse scans) especially with the more challenging FAPbI3 perovskite material tested in this work, it is envisaged that better stability results can be further achieved when higher performance perovskite solar cells are encapsulated using the PIB packaging techniques developed in this work. We propose that heat rather than moisture was the main cause of our PSC degradation. Furthermore, we propose that preventing the escape of volatile decomposition products from the perovskite solar cell materials is the key for stability. PIB encapsulation is a very promising packaging solution for perovskite solar cells, given its demonstrated effectiveness, ease of application, low application temperature, and low cost.