钙钛矿电池组件光、热、紫外应力下的稳定性实证超过了IEC/ISOS的商业要求，保持>95%初始效率

二维钙钛矿夹层能显著提升钙钛矿太阳能电池及组件效率，但其长期运行稳定性仍面临挑战。美能钙钛矿复合式MPPT测试仪采用AAA级LED太阳光模拟器作为老化光源，可通过多种方式对电池进行控温并控制电池所处的环境氛围，进行长期的稳定性能测试。

本研究提出一种共晶工程策略，采用中性分子苯并胍胺作为连接剂，替代传统离子型分子，成功构建了稳定的共晶二维钙钛矿相。将该共晶层置于钙钛矿吸光层之上，小面积电池的功率转换效率达到23.4%；活性面积9.0cm²与48cm²的组件效率分别达到23.1%与18.5%。在最大功率点持续测试中，组件在>5000小时1倍太阳光浸泡后保持>95%初始效率，在>1000小时 紫外线照射后保持>98%初始效率，并在85°C高温下>5000小时热应力测试后仍保持>91%初始效率，展现出卓越的长期稳定性。

共晶二维钙钛矿相的设计与构建

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共晶钙钛矿形成与传统结构对比示意图

本研究创新性地引入苯并胍胺（及其衍生物）作为中性共形成物，通过分子间作用力与钙钛矿前驱体结合，在无需离子交换的条件下直接形成化学计量的共晶二维钙钛矿相。该共晶相保留了类似Ruddlesden-Popper型的层状结构，且在形成过程中不改变原有三维钙钛矿的化学计量比。

结构表征与形成机理

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a–d: 掺入不同浓度BGA、AGA及离子型PEA的MAPbI₃薄膜的XRD图谱 (a–c) 及 (d)TRPL寿命变化e: TCP/BGA与DCP/BGA双层薄膜的低角度XRD图谱f: DCP/BGA薄膜的GIWAXS图g, h: DCP薄膜及其BGA覆盖层的XPS N 1s谱

通过X射线衍射、掠入射广角X射线散射等分析手段，系统研究了BGA与不同钙钛矿体系（MAPbI₃、双阳离子及三阳离子钙钛矿）的相互作用。结果表明：

BGA的加入诱导出现低角度衍射峰，对应层状结构的形成，且其结晶取向受BGA浓度与小阳离子共同调控。

DFT计算表明，BGA分子具有均匀分布的前线轨道，能有效钝化表面缺陷，其面朝上取向有利于电荷传输。

与传统的离子型连接剂PEA相比，BGA更倾向于形成稳定的共晶相，而非通过离子交换机制。

薄膜形貌与光电性质

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扫描电镜显示，BGA处理后的钙钛矿薄膜表面出现明显的二维薄片结构，覆盖于三维晶界之上，有助于缺陷钝化。紫外-可见吸收与光致发光光谱进一步证实了二维相的形成，并显示其光吸收边与发射峰位置与层数相关。

时间分辨光致发光测试表明，适量BGA可显著延长载流子寿命，最高达304.5 ns，说明非辐射复合得到有效抑制。

光伏器件性能与电荷动力学

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电池与组件效率

a: DCP/BGA器件的截面SEM图像b 冠军器件的正反扫J-V曲线d: DCP/BGA与DCP器件的TRPL衰减曲线e, f: TPV与TPC分析g暗态J-V曲线

a: 制备的9.0 cm²与48 cm²活性面积模块实物图b: 模块的统计效率分布c: 9.0 cm²冠军模块的I-V与P-V曲线d–f: 封装模块在85°C湿热、1-sun光浸泡及紫外辐照下的长期稳定性测试结果g, h: 本工作模块的稳定性与文献报道对比

基于DCP/BGA结构的冠军小面积电池实现了23.4 %的PCE，主要得益于短路电流密度与填充因子的提升。将其拓展至组件尺度：

9.0 cm²组件冠军效率达23.13 %（几何填充因子91%）。

48 cm²大面积组件效率达18.5 %（几何填充因子89%），对应输出功率超过886 mW。

电荷传输与复合行为

载流子寿命：共晶工程使器件载流子寿命从52.9 ns提升至302.1 ns。

瞬态光电测试：TPV显示复合时间延长，TPC表明空穴提取速度加快。

阻抗分析：共晶器件具有更低的电荷传输电阻、更高的复合电阻与离子迁移电阻，表明界面复合与离子迁移均被显著抑制。

暗电流特性：理想因子从3.7降至2.2，饱和电流密度降低，进一步证实界面非辐射复合减少。

稳定性测试与钝化机制

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通过低角度XRD追踪TCP/BGA与DCP/BGA薄膜在长期老化过程中各物相（3D α/δ相、2D RP相、PbI₂等）的结晶度演变

在严格遵循ISOS与IEC61215标准的测试条件下，封装后的BGA共晶工程组件表现出卓越的稳定性：

热稳定性：85°C、~65% RH条件下>5000小时，PCE保持率>91 %（T91）。

光稳定性：1倍太阳光、MPP跟踪下>5000小时，PCE保持率>95 %。

紫外稳定性：UV(A/B)照射下>1000小时，PCE保持率>98 %。

逐步展示了从配体交换、分子间稳定、卤化铅链重构、BGA重取向到最终形成稳定层状共晶2D相的动态过程

相比传统三维或离子型二维钙钛矿器件，共晶工程带来的稳定性提升尤为显著。其机理可归结为：

缺陷选择性钝化：BGA分子优先覆盖表面与晶界缺陷，抑制非辐射复合。

离子迁移阻挡：共晶二维相作为致密屏障，有效抑制卤化物与有机阳离子的迁移。

结构自修复能力：BGA分子可通过动态相互作用实现局部结构重整，延缓降解过程。

能级对齐优化：共晶层改善界面能带对齐，促进电荷提取并减少复合。

本研究成功开发了一种基于中性共形成物BGA的共晶工程策略，实现了高效、稳定、可扩展的二维钙钛矿相构建。该共晶相不仅能显著提升器件的光伏性能，更在高温、光照及紫外线等多种应力条件下表现出优异的长期稳定性。这项工作不仅为钙钛矿太阳能电池与组件的商业化提供了有前途的材料解决方案，也拓展了共晶工程在光电材料设计中的应用范畴，为后续开发新型低维钙钛矿体系及其他光电器件提供了重要借鉴。

钙钛矿复合式MPPT测试仪

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美能钙钛矿复合式MPPT测试仪采用A+AA+级LED太阳光模拟器作为老化光源，以其先进的技术和多功能设计，为钙钛矿太阳能电池的研究提供了强有力的支持。

• 3A+光源，光源寿命10000h+，真实还原各场景实际光照条件

可选配恒温恒湿箱，满足IS0S标准

多型号电子负载可选，多通道独立运行

不同波段光谱输出可调：350-400nm/400-750nm/750-1150nm均独立可控

美能钙钛矿复合式MPPT测试仪主要应用于成品钙钛矿单结，叠层成品电池稳定性测试。由于钙钛矿电池的输出特性易受光照、温度等环境因素影响，其最大功率点会频繁波动。MPPT控制器通过实时追踪并锁定最大功率点，能确保系统始终以最优功率输出。这不仅能最大化发电量，还能提升整个光伏系统的工作稳定性和经济性。

原文参考：Co-crystal engineering of a two-dimensional perovskite phase for perovskite solar modules with improved efficiency and stability