钙钛矿稳定性ISOS协议标准
钙钛矿太阳能电池的长期稳定性是其商业化应用的关键。尽管众多研究致力于提升其稳定性，但不同实验室的实验程序和参数设置差异，使得结果的重现性和比较性面临挑战，给深入探究退化机制带来了困难。
基于此，钙钛矿研究领域51个单位共同发表了关于钙钛矿电池稳定性的测试标准，该论文以“ Consensus statement for stability assessment and reporting for perovskite photovoltaics based on ISOS procedures”为题发表在顶级期刊Nature Energy上，该论文提出了一套钙钛矿太阳能电池稳定性测试的国际标准，旨在规范实验流程，确保数据的一致性和可比性。这一共识的达成，不仅为钙钛矿太阳能电池的稳定性研究提供了明确的指导，而且对于推动该技术向市场化迈进具有重要意义。
一、共识内容：
• 稳定性测试标准：专家们基于国际有机光伏稳定性峰会（ISOS）协议，提出了一套钙钛矿太阳能电池稳定性测试的标准程序。
• 额外测试程序：为钙钛矿太阳能电池特有的属性，如电场下的离子重新分布、可逆降解，以及区分环境引起的降解和其他应力因素，提出了额外的测试程序。
• 数据一致性：为了提高结果的可重复性和可比性，论文建议在出版物中报告关键的程序信息，以改善数据的一致性并促进大数据集分析。
研究意义：
• 统一评估：这一共识旨在统一钙钛矿太阳能电池的稳定性评估方法，以便更准确地理解电池的退化机制。
• 促进发展：通过标准化测试程序，可以更好地比较不同研究的结果，推动钙钛矿太阳能电池技术的快速发展。
二、测试标准分类及条件：
1.暗存储测试（ISOS-D）：模拟钙钛矿太阳能电池在不暴露于光下的稳定性。
• ISOS-D-1：无光源，在环境条件下（23±4°C）进行，不控制湿度，测试太阳能电池在暗环境中对氧气、湿度和其他大气成分的耐受性。
• ISOS-D-2：无光源，在65°C或85°C的高温条件下进行，不控制湿度，评估高温对太阳能电池稳定性的影响。
• ISOS-D-3：无光源，在85%相对湿度和65°C或85°C的高温高湿条件下进行，评估高温高湿对太阳能电池稳定性的影响。
2.暗态偏压稳定性测试（ISOS-V）：评估在暗态下施加偏压对钙钛矿太阳能电池稳定性的影响。正偏压数值可以设置为VMPP，VOC，Eg/q，JSC；负偏压数值可以设置为-VOC，-JMPP。
a.ISOS-V-1：无光源，在环境条件下（23±4°C）施加偏压，评估电场对太阳能电池稳定性的影响。
b.ISOS-V-2：无光源，在65°C或85°C的高温条件下施加偏压。
c.ISOS-V-3：无光源，在50%相对湿度和65°C或85°C的高温高湿条件下施加偏压。
3.光照稳定性测试（ISOS-L）：评估钙钛矿太阳能电池在持续光照下的稳定性。
• ISOS-L-1：太阳光模拟器光源下，在环境条件下（23±4°C）进行，评估光照射对太阳能电池稳定性的影响。
• ISOS-L-2：太阳光模拟器光源下，在65°C或85°C的高温条件下，评估高温光照对太阳能电池稳定性的影响。
• ISOS-L-3：太阳光模拟器光源下，在50%相对湿度和65°C或85°C的高温高湿条件下，评估高温高湿光照对太阳能电池稳定性的影响。
4.户外稳定性测试（ISOS-O）：模拟自然环境下钙钛矿太阳能电池的稳
• ISOS-O-1：在自然环境下进行，使用太阳能模拟器进行周期性的J-V曲线测量。
• ISOS-O-2：在自然环境下进行，使用自然阳光进行周期性的J-V曲线测量。
• ISOS-O-3：在自然环境下进行，使用自然阳光进行MPP跟踪和太阳能模拟器进行周期性的J-V曲线测量。
5.热循环测试（ISOS-T）：评估设备在温度循环下的性能变化，模拟日常和季节变化中的温度波动。
• ISOS-T-1：无光源，从室温到65°C或85°C的热循环，评估温度变化对太阳能电池稳定性的影响。
• ISOS-T-2：无光源，同ISOS-T-1，但在环境箱中进行，以控制湿度。
• ISOS-T-3：无光源，从-40°C到+85°C的热循环，评估极端温度变化对太阳能电池稳定性的影响。
6.光-湿度-热循环测试（ISOS-LT）：综合评估光、湿度和温度对钙钛矿太阳能电池稳定性的影响。
• ISOS-LT-1：模拟器光源，从室温到65°C线性或阶段性变化，环境湿度。
• ISOS-LT-2：模拟器光源，5°C至65°C之间线性上升，控制40℃ 50%湿度。
• ISOS-LT-3：模拟器光源，-25°C至65°C之间线性上升，控制40℃ 50%湿度。
7.光-暗循环测试（ISOS-LC）：通过光暗周期来模拟昼夜循环对钙钛矿太阳能电池的影响，考虑可逆和不可逆降解机制。太阳光模拟器件下，循环周期为2，8或24 h，占空比（光：暗）为1：1或1：2。在建议的条件下，24 h长的循环（12 h光照和12 h黑暗或8 h光照和16 h黑暗）模拟昼夜阳光循环。
• ISOS-LC-1：在环境条件下（23±4°C）进行光-暗循环，模拟昼夜变化对太阳能电池稳定性的影响。
• ISOS-LC-2：在65°C或85°C的高温条件下进行光-暗循环。
• ISOS-LC-3：在50%相对湿度和65°C或85°C的高温高湿条件下进行光-暗循环。
8.内在稳定性测试（ISOS-I）：在惰性气氛中评估钙钛矿太阳能电池的内在稳定性，区分内在和外在降解因素。
三、报告稳定性数据的清单
为了比较结果并确保重现性，除了详细描述器件性能外，还必须报告关于老化实验的充分信息。根据Nature期刊介绍的报告PV性能数据的清单，提出了报告稳定性数据的清单。
1. 初始太阳能电池特性
• J-V曲线：记录光源类型、强度、光谱、滤波器、校准情况、扫描速度、方向、停留时间、功率线周期数（NPLC）、预处理条件等。
• MPP跟踪或光电流在MPP：硬件、跟踪算法、延迟时间、跟踪持续时间。
• EQE/IPCE光谱：锁相频率和光偏置的使用情况，以及与J-V数据中的JSC比较。
2. 封装
• 材料和加工条件：封装材料的参考或组成、厚度，加工条件（环境、温度、持续时间）。
• 前后面封装层：材料（参考或组成、厚度）、加工条件。
• 边缘密封剂：材料（参考、厚度、宽度）、加工条件。
• 设备几何结构：封装边缘与活性区域边缘的最小距离、设备活性区域；设备图片或示意图。
3. 老化条件
• 光：光源类型、强度、光谱、滤波器、校准情况。
• 温度：阴影下和/或照明下的温度，温度传感器类型。
• 气氛：空气/手套箱/密封袋/环境箱等；相对湿度（RH）的控制或监测。
• 电偏置条件：开路/最大功率点/短路/恒定负载。
4. 老化时间
• 应力持续时间和相应的性能损失：休息时间（例如，无应力）。
5. 老化期间的测量
• 定期记录的J-V曲线：记录频率、扫描参数。
• 恢复前测量：恢复时间和条件。
• MPP跟踪：跟踪参数。
• 其他定期测量：如适用。
6. 样本数量
• 每种老化条件下测试的太阳能电池数量：统计分析（如适用）。
• 在老化测试结束时仍高于指定效率水平的样本数量。
7. 户外稳定性
• 暴露位置和时间：地点或坐标；暴露期间的日期和总小时数。
• 整个暴露期间的天气条件：温度、湿度、阳光辐照度（最好以表格形式呈现）、风速等。
四、稳定性研究指标
1. T80（连续应力下的稳定性）
• 说明：T80是指钙钛矿太阳能电池从初始功率转换效率（PCE）下降到80%所需的时间，是在连续应力条件下评估电池寿命的常用指标。
• 适用性：适用于评估钙钛矿太阳能电池在连续光照、温度或其他应力条件下的长期稳定性。
2. TS80（稳定后的T80）
• 说明：TS80是在电池性能经过初期快速下降（burn-in）后，从稳定状态开始计算的T80时间，考虑了性能的初始快速下降。
• 适用性：适用于那些在初始使用阶段有快速性能下降，之后进入稳定状态的钙钛矿太阳能电池。
3. η1000（1000小时后的PCE）
• 说明：如果T80在实验时间内未达到，η1000指的是钙钛矿太阳能电池在1000小时应力测试后保持的功率转换效率。
• 适用性：提供了一个在实验时间内可达到的稳定性指标，有助于评估电池的长期性能。
4. T95和TS95
• 说明：T95和TS95类似于T80和TS80，但是它们关注的是从初始PCE下降到95%的时间，提供了一个更严格的稳定性指标。
• 适用性：适用于需要更高稳定性要求的应用，如需要电池在长时间内保持较高效率的场合。
5. T80类比（循环应力下的能量输出或平均PCE）
• 说明：在循环应力条件下，如模拟日常光-暗周期，引入T80的类比指标，评估钙钛矿太阳能电池在一个周期内的能量输出或平均效率。
• 适用性：适用于评估钙钛矿太阳能电池在实际运行条件下的稳定性和性能，特别是在经历周期性环境变化时。
五、不同ISOS方案下影响太阳能电池的影响因素
行对应于不同的大气，列对应于光和电偏压的不同组合，子列描述不同的温度状态。表格旁边的箭头引导比较方案，以确定大气，温度，光或电偏压的影响。
钙钛矿太阳能电池的稳定性研究是实现其商业化的关键一步。ISOS协议和稳定性指标的提出，为我们提供了一套标准化的工具，以科学和系统的方式评估和提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。
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