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随着温度升高钙钛矿电池的VOC会减小吗?

是的,随着温度升高,钙钛矿电池的开路电压(VOC)通常会减小。具体分析如下:

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  1. 温度对载流子复合的影响:钙钛矿材料(如MAPbI₃)的载流子复合速率随温度升高而加剧。当温度从25℃升至60℃时,电池开路电压(VOC)可能下降约12-15%。这是因为高温增强了载流子的热运动,导致非辐射复合损失增加,从而降低VOC。

  2. 温度对钙钛矿晶体结构的影响:钙钛矿晶体存在多种晶相(如四方相、立方相),其相变温度(如MAPbI₃约57℃)接近常规实验环境。若实验室未配置恒温装置,夏季高温可能导致局部区域突破相变阈值,引发不可逆的α→δ相变,伴随体积膨胀(约6%)和材料分解,进一步降低VOC。

  3. 温度对光电转换效率的非线性影响:虽然短路电流(Jsc)可能因载流子热运动增强而上升5-8%,但填充因子(FF)会因复合损失加剧而降低。综合效率通常呈现非线性衰减,这表明高温对VOC的负面影响是主导因素。

  4. 实验数据支持

    • 某研究机构发现,未控温实验室制备的钙钛矿薄膜,3个月内光电性能衰减达40%,而恒温实验室(25℃/40%RH)样品衰减不足10%。这间接证明了高温对VOC的长期负面影响。

    • 在模拟太阳光(AM1.5G)照射下,钙钛矿电池的VOC定义为通过太阳能电池的电流为零时的电压,其大小通常由传输层费米能级之间的能隙决定,同时也取决于载流子复合程度。高温会加剧载流子复合,从而降低VOC。