基于ISOS测试标准，两种封装方式对钙钛矿太阳能电池性能影响分析

钙钛矿太阳能电池（PSCs）极具潜力，但湿度和氧气会导致其性能快速下降，因此封装威廉希尔官方网站 对提高其稳定性至关重要。文章研究了两种常见的封装策略：基于层压的玻璃-玻璃封装（COM）和基于胶水的封装（LAB），两种封装材料在ISOS-D1、D3、O3三种不同条件下进行测试，COM封装对于实现PSCs长期户外稳定性的重要性，而LAB封装则更适合短期应用。

钙钛矿太阳能电池堆叠和两种封装方法

PSC的结构示意图和封装样品的实物照片

钙钛矿太阳能电池的层状结构：从基底到顶层依次为：ITO（导电玻璃）、2PACz（自组装单层）、钙钛矿吸收层、C60（电子传输层）、SnO2（原子层沉积的空穴传输层）、Cu（金属电极）

LAB封装的横截面视图：钙钛矿太阳能电池顶部覆盖了一层薄薄的玻璃盖片，使用紫外线固化丙烯酸胶粘剂（UV胶）固定。从背面接触侧拍摄的LAB封装样本的照片，显示了胶粘剂和覆盖玻璃的存在。

COM封装的横截面视图：钙钛矿太阳能电池被夹在两层玻璃之间，使用聚烯烃（POE）薄膜作为封装材料，并且边缘使用了丁基橡胶边缘密封剂。从背面接触侧拍摄的COM封装样本的照片，展示了层压结构和边缘密封剂。暗态存储稳定性测试（ISOS-D1）和湿热稳定性测试（ISOS-D3）

ISOS-D1：在21°C和30%相对湿度（RH）的条件下进行暗态存储测试。ISOS-D3：在85°C和85%RH的条件下进行湿热（DH）测试，符合IEC 61215标准。

不同存储条件下，两种封装性能参数的变化

功率转换效率（PCE）：LAB封装的钙钛矿电池在ISOS-D1条件下能保持超过93%的初始效率，而在ISOS-D3条件下迅速下降至零。COM封装的钙钛矿电池在ISOS-D3条件下通过了测试，效率在1566小时后平均保留了超过95%的初始效率。

短路电流密度（Jsc）：LAB封装的钙钛矿电池在湿热条件下Jsc迅速下降，表明钙钛矿层的分解。COM封装的钙钛矿电池在湿热条件下Jsc保持相对稳定。

开路电压（Voc）：LAB封装的钙钛矿电池在湿热条件下Voc迅速下降，而COM封装的钙钛矿电池在湿热条件下Voc保持相对稳定。

填充因子（FF）：LAB封装的钙钛矿电池在湿热条件下FF迅速下降，而COM封装的钙钛矿电池在湿热条件下FF保持相对稳定。

LAB封装的PSCs在湿热条件下性能迅速下降的趋势，而COM封装的PSCs则显示出良好的稳定性和耐久性。封装电池在不同环境中的稳定性表现

LAB封装的钙钛矿太阳能电池在不同老化条件下的外观变化

货架老化后的变化：

经过160小时后，钙钛矿太阳能电池的颜色从深棕色变为黄色。这种颜色变化可能是由于钙钛矿材料的分解。电池的效率在货架老化条件下下降，但不如湿热老化条件下迅速。

湿热老化后的变化：

经过160小时后，钙钛矿太阳能电池的后电极变得可见，这是由于钙钛矿吸收层的严重降解。电池的颜色变化更为明显，从深棕色变为黄色，这进一步表明了钙钛矿材料在湿热条件下的不稳定性。LAB和COM封装户外稳定性测试

LAB封装和COM封装的钙钛矿太阳能电池的性能变化

LAB封装的钙钛矿电池在户外测试初期保持了较好的性能，但随着时间的推移，性能迅速下降，特别是其中一个样本在户外测试的第四个月出现了性能急剧下降。

COM封装的钙钛矿电池在整个10个月的测试期间保持了较高的性能比率，显示出优异的长期稳定性。

钙钛矿电池在不同季节的性能变化，尤其是在秋冬季节，由于柏林地区阳光较少但降水和湿度较高，对封装的性能提出了更大的挑战。直观地比较了LAB和COM封装方法在户外条件下的性能差异，强调了COM封装在长期户外稳定性方面的优势。LAB、COM封装的特性总结

ISOS-D1（货架稳定性）：两种封装都显示出良好的货架稳定性，超过1500小时没有损失。

ISOS-O3（户外稳定性）：LAB封装的户外稳定性不一致，从几天到几个月不等，而COM封装显示出良好的户外稳定性，超过6个月没有损失。

ISOS-D3（湿热稳定性）：LAB封装未能通过湿热测试，PCE在24小时后减半，而COM封装通过了湿热测试，超过1500小时，PCE保持在90%以上。

综合测试结果，在用途方面LAB封装适合样品运输和在手套箱外的短期测试；COM封装更适合原型验证，即使在户外环境中也需要长期稳定性，但需要最小化光学损失。

通过对比LAB和COM两种封装方法，结合ISOS稳定性测试，LAB封装以其简便性和对空气或温度敏感材料的适应性，为短期应用和实验提供了有效的解决方案。而COM封装则以其卓越的长期稳定性，为钙钛矿太阳能电池的户外应用和商业化铺平了道路。

ISOS测试标准为我们提供了一个标准化的框架，用以评估和比较不同封装策略的性能。这些测试结果不仅证实了COM封装在湿热和户外条件下的优越性，也揭示了LAB封装在短期稳定性方面的潜力。美能温湿度综合环境试验箱

美能温湿度综合环境试验箱采用进口温度控制器，能够实现多段温度编程，具有高精确度和良好的可靠性，满足不同气候条件下的测试需求。

• 温度范围：-50~150℃

• 湿度范围：20%-98%RH

采用进口温度控制器，实现多段温度编程，精度高，可靠性好

通过在美能综合环境试验箱中进行ISOS-D1、ISOS-D3和ISOS-O3测试，我们能够评估不同封装策略在控制湿度和温度条件下的性能，从而确保了测试结果的可靠性和重复性。这些测试不仅验证了COM封装在湿热和户外条件下的卓越稳定性，也展示了LAB封装在短期应用中的潜力。

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

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