盡管鈣鈦礦太陽能電池性能取得了很大進展，但對其潛在誘導降解(PID)仍未得到充分研究。通過對鈣鈦礦太陽能電池進行60℃環境模擬，施加1000 V偏置電壓1天，發現光電轉換效率損失50%，這是由于鈣鈦礦元素的擴散導致電池結構發生破壞從而引發潛在誘導降解。「美能光伏」潛在電勢誘導衰減測試儀（PID）通過測試鈣鈦礦電池組件長期在惡劣環境下發生PID衰減后來評估組件的電性能是否符合要求。

PID測試后對鈣鈦礦電池PCE的研究分析

目前有研究表明，對鈣鈦礦太陽能電池進行IEC61215：2021標準中的MQT21PID測試后，其光電轉換效率損失約50%。這是由于一些包括Br、I、Pb和Cs等元素在測試后擴散到其他層，鈣鈦礦電池結構被破壞，導致其光學和電學降解，這一問題引起了光伏廠商的關注。使用封裝后的鈣鈦礦太陽能電池，其初始光電轉換效率（PCE）介于21.8%至26.6%之間。通過以下特定的測試步驟，以評估PID效應及其恢復方法。

鈣鈦礦結構、PID測試裝置下元素擴散示意圖

測試步驟和具體細節見下圖表：

具體測試步驟:

對照組：在氮氣柜中，<35%RH

p-PID：+1,000 V偏置，在60°C、<20%RH的試驗箱中。

n-PID：-1,000 V偏置，在60°C、<20%RH的試驗箱中。

退火：在60°C、<20%RH的試驗箱中退火，無電壓偏置。

光浸：太陽強度透光，在22℃室溫的開路環境下，無電壓偏置。

多維度電學性能參數分析

對照組：控制樣品（無偏壓）在同一溫度下保留了84%的初始PCE。

p-PID：+1000V偏壓，60°C條件下22小時，對疊層模塊未造成PID效應。

n-PID：-1000V偏壓，60°C條件下22小時，PCE急劇下降到初始值的53%。

歸一化后的IV參數趨勢

參數PCE、短路電流密度(Jsd)、開路電壓(Vod)、FF的變化趨勢歸一化至初始狀態。上圖我們可以看到，該樣品顯示的變化與僅退火的樣品相似，這表明+1,000V偏置不會導致串聯模塊中的PID。

從圖A中，鈣鈦礦電池在n-PID測試下，PCE的變化趨勢。相比之下，相同溫度下保持無電壓偏置的樣品降解速度要慢得多，保留了約84%的初始PE。

將樣品分為兩組，以測試是否可以通過隨后的測試步驟(p-PID或光浸泡)恢復PID。經過p-PID處理的樣品(4和5)的恢復速度比對照組快，在前11小時內，它們的pce從~52%增加到>65%。但在延長p-PID期間，它們的PCE下降，降解速率與退火后的對照樣品相似。這表明n-PID效應可以通過p-PID測試部分恢復。然而，在退火環境下的p-PID測試可能同時導致熱降解。在第二組中，我們發現光浸泡不能恢復所研究模塊的n-PID效應。相反，它會導致進一步的降解。

從圖C、E、G可以看出，PID對PCE的影響主要是由FF降解引起的，特別是在n-PID測試的前11小時，隨后是Voc和Jsc的損失。圖B、D、F、H所示的弱光(0.1個太陽)IV性能的趨勢與1個太陽條件下的趨勢相似，受n-PID影響的樣品在0.1個太陽下的PCE退化高于1個太陽。由于IV性能在低光強下比在高光強下對分流電阻更敏感,這種差異表明n-PID誘導分流。

不同樣品中串聯電阻和并聯電阻相關斜率分析

由于FF的變化對PCE變化的貢獻最大，有必要分析其主要成分,如串聯模塊的串聯電阻Rs和并聯電阻Rsh。

不同樣品中Rs和Rsh相關斜率的定性分析

當串聯電阻Rs增加時，會導致IV曲線在短路電流（Jsc）附近變得更加平緩，PID測試后IV曲線的Jsc附近斜率減小，可以推斷Rs有所增加。n-PID測試通過引入缺陷或增加界面電阻來影響串聯電阻。

當Rsh減小時，漏電通道變得更加顯著，導致電流在較低的電壓下就能通過這些通道流動，從而降低FF。PID測試后IV曲線的變化更為敏感，由于Rsh減小而引起的性能退化。

EL和PL

EL和PL圖像

我們在每個測試步驟后測量了樣品的EL和PL圖像，結果顯示鈣鈦礦初始EL信號比PID測試后的EL信號高1-2個數量級，高于硅亞電池的EL信號，這表明PID可以引起的非輻射復合以降低鈣鈦礦的EL。

基于鈣鈦礦電池中潛在的PID機制，一種改善策略是使用無封裝的組件結構，電池被惰性氣氛包圍與玻璃沒有直接接觸，因此潛在偏壓幾乎完全落在玻璃和惰性氣氛之間的界面上，在PID測試中引起模塊退化的離子遷移被惰性氣氛所阻止。然而封裝劑可以提供機械支撐、光學耦合、電器隔離和環境保護，所以研究有封裝劑的模塊結構中的PID效應也很重要，對于使用封裝劑的模塊，未來一個潛在的研究方向是引入一種阻隔材料。

綜上所述，引入屏障或結構以防止元素從鈣鈦礦層中擴散出來，是減輕PID效應的一種策略。此外，進一步研究PID效應的機制，并開發新的封裝材料和工藝，以提高鈣鈦礦組件的PID抵抗能力。

「美能光伏」潛在電勢誘導衰減測試儀

美能潛在電勢誘導衰減測試儀ME-PV-PID通過模擬鈣鈦礦太陽能電池長期在惡劣環境（高溫，高濕，高鹽堿的沿海地區）下發生PID衰減后來評估組件的電性能是否能符合要求。根據IEC61215：2021標準研發的光伏組件PID測試系統。

評估光伏組件承受系統偏壓的能力

測試光伏組件承受系統電壓、溫度、濕度等各種應力的能力

• 正反向切換直流電源：電壓范圍（-2500~2500V）

對鈣鈦礦PID測試中觀察到鈣鈦礦電池由于元素的擴散而發生降解，「美能光伏」潛在電勢誘導衰減測試儀PID通過模擬鈣鈦礦太陽能電池長期在惡劣環境（高溫，高濕，高鹽堿的沿海地區）下發生PID衰減后來評估組件的電性能是否能符合要求。