基于铅的钙钛矿太阳能电池中的原位视觉微损伤检测

《Science China-Chemistry》：In-situ visual microdamage detection in lead-based perovskite solar cells

针对铅基钙钛矿太阳能电池商业化过程中微损伤评估的需求，提出一种基于卟啉分子与铅离子强结合特性的原位可视化检测方法。通过开发硅胶封装层和配套应用程序，实现铅泄漏的实时监测与定量分析（检测限0.65 μg cm?2），为电池的快速故障诊断与修复提供技术支撑。

　　

摘要

尽管基于铅（Pb）的钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其出色的光伏转换效率而受到广泛关注，但其商业化生产过程迫切需要一种有效的损伤评估系统，以便早期诊断出有缺陷的PSCs。钙钛矿薄膜中微损伤的主要原因是铅（Pb）的流失，这会显著影响设备性能。然而，传统的损伤检测技术与铅检测方法之间尚未建立起可靠的相关性，导致检测灵敏度较低。在这里，我们提出了一种原位（in situ）的PSCs微损伤评估方法：在器件表面涂覆一层含有卟啉分子的硅胶封装层。该检测技术基于卟啉环与退化PSCs中微量铅流失之间的强络合作用，实现了高选择性和高灵敏度。通过建立荧光强度与PSCs中铅浓度之间的线性关系，可以精确定位并量化微量铅的流失，其检测限低至0.65 μg cm^?2。我们还开发了一个用于原位荧光检测的小程序，以便对串联型PSCs进行连续实时监测，从而及时识别并更换受损电池，确保高效性能的快速恢复。