刊登于EES Solar2025的《Stabilizing Perovskite Solar Cells at 85 °C via Additive Engineering and MXene Interlayers,” EES Solar 2025》的研究团队采访。

概述

钙钛矿太阳能电池在高温下的稳定性仍是工业认证的关键挑战之一。ICN2 光伏能源纳米结构材料团队近期发表的研究结合了添加剂工程、MXene界面层以及先进的原位测量技术，研究器件在IEC 61215和ISOS L3条件下的行为。

我们采访了该论文的第一作者Dr. Fanny Baumann，了解Litos Lite™、Paios和Setfos如何帮助揭示高温运行下的新稳定性机制。

为什么 85 °C 稳定性很重要

该研究聚焦于理解并改善钙钛矿太阳能电池在85 °C下的热稳定性，这一温度是商业认证的重要门槛。团队结合了原位电学测量与结构监测，追踪退化的起始与演变过程。

这是首次在完整器件连续运行条件下，同时观察XRD结构动态与电学行为。运行测试前后的阻抗谱进一步揭示了复合电阻、旁路通道以及离子传输的变化。

参考文献：
Baumann, F. 等 (2025). Stabilizing perovskite solar cells at 85 °C via additive engineering and MXene interlayers. EES Solar. Royal Society of Chemistry. 

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为什么结合H3PP和MXene

TEM图像显示：未处理器件存在富碳非晶壳层，而采用H3PP和MXene界面层的改性器件则表现出干净的晶粒表面并降低了退化。

H3PP用于钝化晶界，功能化Ti₃C₂ MXene界面层用于降低界面应力。两者结合抑制了长时间加热和光照下碳壳层的形成，并补偿热膨胀带来的应力。该策略延缓离子迁移，减少复合损失，并在85 °C下稳定器件性能。

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研究中使用的Fluxim工具

Litos Lite
用于ISOS L3条件下（约100 mW·cm⁻²，85 °C，N₂）的MPPT 稳定性测试。可同时长期监测多个器件的效率、VMPP 和 JMPP，为退化趋势提供统计基础。

Paios
通过EIS揭示性能退化的电光联合原因，量化支持了离子电导率增加、光电压依赖的旁路效应及电压损失，帮助理解TEM所示新产物与性能损失的关联。

Setfos
用于验证阻抗谱变化是否与离子迁移相关，基于漂移-扩散模型快速检查实验数据与理论模型的一致性。

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电学与结构变化的关联

Litos Lite、Paios与原位XRD的结合，呈现晶体结构演变、离子运动及器件性能的完整视图。电压下降与恢复现象、离子电导率增加，与晶粒表面碳壳层的形成直接对应。多种原位技术使这些关联更清晰，帮助构建热应力影响器件行为的完整图景。

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关键结果

Litos Lite实现标准化 ISOS L3 测试，揭示电压骤降与恢复现象与晶格膨胀及界面应力相关。Paios 提供离子迁移率增加及电压依赖旁路效应的定量证据。Setfos 支持迁移率变化在性能退化中的核心作用。

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使用 Fluxim 工具的体验

Fanny 表示：“Fluxim仪器易于使用，结构紧凑，测量选项丰富，适应不同实验需求。数据导出有时有挑战，我希望能通过代码脚本控制测量，但整体UI友好，数据可视化效果很好。”

与 Fluxim 团队合作体验
“Fluxim团队非常乐于助人，积极解决软件问题并听取反馈。我们没有自己的专门负责Fluxim仪器的技术人员，因此我从Fluxim团队和设备中学到了很多。Fluxim团队也支持我们自制一些配件，例如为Litos Lite改进器件夹具。作为一名博士生，看到大家不仅热衷于寻找最佳技术解决方案，还在思考如何让这些方案更易于使用，真的令人欣慰。”

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这些工具如何加速稳定性研究

“这篇文章很好地展示了这些方法如何结合用于稳定性研究。我们还使用了 PAIOS的其他光电特性功能，以及Litos Lite的条件变化。”

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关于研究人员

Dr. Fanny Baumann
材料科学家，专注于下一代光伏技术的稳定性研究，近期在ICN2完成博士学位，研究钙钛矿太阳能电池的原位稳定性分析。

拥有Lund大学纳米科学工程硕士学位，擅长光电特性表征、器件退化机制及稳定性工作流程。

在进入光伏研究前，Fanny曾参加奥运级帆板国际比赛，并担任国家级青少年运动员教练。她热衷跨学科挑战，致力于高影响力的可持续研究，工作中兼具精确性、创造力和责任感。