钙钛矿电池并联电阻增加的原因

钙钛矿电池并联电阻（Rsh）增加的核心原因在于内部漏电通道的减少或阻断，这一变化通常与材料质量提升、界面工程优化、缺陷钝化以及工艺改进等因素直接相关，具体机制及实例如下：

一、材料质量提升：减少体缺陷

钙钛矿材料的结晶质量直接影响并联电阻。当材料中存在大量晶界、孔隙或杂质时，会形成漏电通道，导致电流绕过负载直接通过电池内部，降低Rsh。通过优化结晶工艺（如溶剂工程、退火条件控制），可减少体缺陷密度，从而提升Rsh。

实例：

• 在钙钛矿薄膜制备中，加入适量添加剂（如PVP）可提高薄膜覆盖率，减少未被覆盖区域形成的漏电沟道。实验表明，PVP含量为3.3%时，并联电阻从初始值显著提升至4272 Ω·cm²，同时串联电阻（Rs）降至最小值9.1 Ω·cm²，填充因子（FF）和光电转换效率（PCE）同步提升。

二、界面工程优化：阻断界面复合

钙钛矿电池的界面（如钙钛矿/空穴传输层、钙钛矿/电子传输层）是漏电的高发区域。通过界面修饰或引入钝化层，可减少界面缺陷态密度，阻断漏电路径，从而提升Rsh。

实例：

• 钝化层引入：在钙钛矿层表面沉积钝化层（如有机分子、无机氧化物），可填充表面缺陷，减少非辐射复合中心。例如，使用TMPMAI修饰的钙钛矿电池，并联电阻在20多天时虽出现局部下降，但最终维持在较高水平，表明钝化层有效抑制了漏电通道的形成。

• 界面材料选择：比较P3HT和Spiro作为空穴传输层的钙钛矿电池，Spiro电池的并联电阻（1637.14 Ω·cm²）显著高于P3HT电池（807.89 Ω·cm²），主要归因于Spiro与钙钛矿层界面接触更优，减少了漏电。

三、缺陷钝化：减少非辐射复合

钙钛矿材料中的缺陷（如铅空位、碘空位）会作为复合中心，加速载流子复合，导致漏电增加。通过钝化处理（如离子掺杂、表面修饰），可减少缺陷态密度，提升Rsh。

实例：

• 在钙钛矿前驱体溶液中添加少量钾离子（K⁺），可钝化铅空位缺陷，减少非辐射复合。实验显示，钝化后电池的并联电阻显著提升，同时开路电压（Voc）和填充因子（FF）得到改善。

四、工艺改进：减少物理损伤

制备工艺中的物理损伤（如划痕、裂纹）会引入漏电通道。通过优化工艺条件（如刮涂速度、喷涂压力），可减少物理损伤，提升Rsh。

实例：

• 在柔性钙钛矿电池制备中，采用低温结晶工艺可减少薄膜开裂，从而提升并联电阻。修饰后的电池复合电阻从887 Ω增加至66870 Ω，表明漏电通道被有效阻断。

五、环境稳定性提升：减少降解诱导漏电

钙钛矿电池在光照、湿度或热应力下易发生降解，产生孔隙或分层现象，导致并联电阻下降。通过封装技术或材料改性提升稳定性，可间接维持高Rsh。

实例：

• 在Ar气氛下进行光老化实验的钙钛矿电池，初期因界面孔隙导致并联电阻快速下降；随着降解加剧，分层现象出现，串联电阻（Rs）突然增大，表明漏电和传输阻力同步恶化。而通过优化封装或材料稳定性，可延缓此类降解过程，维持高Rsh。