王宁在钙钛矿太阳能电池退化演变过程的原位实时监测方面取得了最新进展

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近日，我校光纤传感技术与网络国家工程研究中心王宁研究员团队联合武汉大学工业科学研究院台启东研究员团队在钙钛矿太阳能电池退化演变过程的原位实时监测方面取得了最新进展。研究成果以“Degradation evolution of perovskite solar cells via in situ real-time optical observation”（通过原位实时光学观察钙钛矿太阳能电池的退化演化）为题，在权威期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上在线发表。王宁研究员和台启东研究员为共同通讯作者。
        钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的绿色能源，其稳定性和寿命是制约其大规模工业化应用和生产的关键问题。在恶劣工况环境下，如高温和高湿等，钙钛矿材料易发生降解，导致钙钛矿太阳能电池的性能衰退。此外，钙钛矿太阳能电池的器件结构相对复杂，其性能下降可能是由于钙钛矿材料自身的降解及其界面反应所致。因此，了解钙钛矿材料在钙钛矿太阳能电池运行中的降解动力学对于开发进一步增强其器件稳定性的方法至关重要。然而，目前微观尺度上原位实时获取不同工况条件下电池内部钙钛矿降解过程的细节和特征仍然面临巨大挑战。现有的研究方法主要局限于非运行状态的钙钛矿太阳能电池，且这些方法依赖庞大且昂贵的实验室设备，如扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和飞秒瞬态吸收光谱仪等。因此，有必要开发新型的无损监测技术和分析方法，以揭示钙钛矿太阳能电池健康状态的退化机制。这种技术方法将可以帮助研究人员实时观察和分析钙钛矿太阳能电池在实际运行条件下的性能衰退过程，为优化钙钛矿太阳能电池的稳定性、寿命、性能、效率等提供重要的指导和策略。

        针对上述问题，王宁研究员及其合作团队以揭示钙钛矿太阳能电池的退化机制为导向，开发了一种基于锥形微结构光纤传感器的新型无损实时原位监测方法。该方法通过光纤传感技术，可以在不影响器件性能的情况下，原位实时观测钙钛矿太阳能电池在不同工况条件下的效率衰减过程以及内部钙钛矿材料的降解动力学过程。该传感器可以方便地植入在工作钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层表界面，以监测其表界面动力学变化过程，可视为一种无损监测技术。研究团队还观察并量化了不同湿度和温度条件下钙钛矿材料实时降解与光学波长响应之间的稳定且可重复的相关性。这种新的植入式光纤传感测量工具及表征技术可以实时探索钙钛矿太阳能电池内部的详细退化演化过程，不仅可以指导器件的优化设计，还有望实现钙钛矿太阳能电池健康状态的实时在线评估。
        王宁，2015年于香港理工大学应用物理专业获博士学位，现为武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心研究员，博士生导师，主要从事微纳光电材料与传感器件的基础和应用前沿研究，致力于解决光纤传感器和光流控芯片等应用于能源、环境和生物医学等领域中面临的重大科技问题。
        文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202308581
        DOI：10.1002/adfm.202308581（2023）
        文章来源：武汉理工大学