ペロブスカイト太陽電池（PSC）は、最大で26.95%標準試験条件（STC）下での試験。現在の研究の焦点は、効率改善からスケーラビリティと安定性の向上ベルリンの4年間の屋外データに基づくこの研究では、PSCにおける季節によるパフォーマンスの変動が顕著であることが明らかになりました。夏は安定したパフォーマンスだが、冬は大幅に低下する（最大30％）この現象は、スペクトル変動、温度係数、最大電力点追従（MPPT）損失、メタスタビリティ効果など、複数の要因の複合的な影響によって引き起こされます。最大電力点追従（MPPT）試験は、気候特性を考慮した試験を可能にし、メタスタビリティのダイナミクスの影響を正確に定量化します。
実験デザイン
ベルリン（温帯低日射気候帯）では、ガラス-ガラス封入pinペロブスカイトセル（構造：伊藤 | 2PACz | Cs₀.₁₅ FA₀.₈₅ PbI₂.₅₅ Br₀.₄₅ | C₆₀ | スズO₂ | 銅、バンドギャップ1.65 eV）を4年間の屋外曝露実験
データ収集システムは、スペクトル、温度、および放射照度データを記録しました。5分平均日次 PCE を計算し、屋内 STC 条件下でセルを定期的に再テストしました。
屋外結果の概要
夏のPCEピーク: 1～2年目は劣化なし。4年目までに累積で約2%低下。
冬のPCEの谷： すでに最初の冬は30％低下4年間で冬から冬への累積減少率は約40％です。
屋内STCデータ: 6%/年の線形劣化ですが、季節要因の影響を受け、屋外の夏から夏への劣化はわずか3%/年ですが、冬から冬への劣化は年率9%。
季節の影響要因
1. スペクトルの変化
スペクトル条件はPSCの性能に影響を与える重要な要因です。屋外のスペクトルは季節や大気条件によって変化し、PSCはスペクトル応答範囲が狭い（≈300～800 ナノメートル）ため、スペクトルの変化に対してより敏感です。本研究では、スペクトルにおける青色光と赤色光のエンリッチメントを定量化しました。平均光子エネルギー（猿）結果は、夏のスペクトルは青色光に富み、冬のスペクトルは赤色光に富み、最大10%の電流差同一の照射レベル下で。
2. 温度係数
PSCの温度係数（γ）は通常負で、温度上昇とともに性能が低下することを示しています。しかし、セルの経年劣化に伴い、曲線因子（FF）の温度係数は正となり、夏の高温下でも老化PSCのパフォーマンスが向上これは従来の太陽光発電技術（例：シリコン太陽電池）とは対照的です。
3. JVヒステリシスとMPPTトラッキング損失
JVヒステリシスはPSCによく見られる現象で、最大電力点（MPP）の追従精度に影響を与えます。実験では、ヒステリシスは経年劣化や低温環境下で著しく増加し、MPPT追従品質を低下させることが示されました。5°Cでは、MPPTトラッキング電圧変動が35%を超えました。大きなエネルギー損失につながります。この影響は特に冬季に顕著で、PSCのエネルギー出力を低下させます。
4. ペロブスカイトの準安定性効果
光吸収効果（LSE）によって引き起こされる準安定性は、従来の太陽電池と比較したペロブスカイト太陽電池の重要な特徴です。実験では、新しいセルは数分以内に光飽和に達するのに対し、古いセルは72時間以上の連続点灯飽和状態になります。さらに、温度はLSEに大きな影響を与えます。冬の気温と光量が低い条件下では、LSEは飽和せず、電圧利得が不十分になり、性能が低下します。この影響は、PSCの季節的な性能に影響を与える主要な要因です。
ペロブスカイト太陽電池の季節変動の大きさは、気候とデバイス特性に依存します。ベルリンと比較して、赤道に近い地域ではスペクトル変化が小さく、スペクトルシフトによる電流差が小さくなります。さらに、温暖な気候では低温損失が低減する可能性があります。しかし、MPPT損失は、経年劣化や低温によって温暖な気候で増大する可能性があります。準安定性は、季節的な性能、特にLSEの不飽和が性能低下につながる冬の低温および光条件下では、依然として重要な要素です。
重要なポイント季節変動はペロブスカイト太陽電池の性能に大きな影響を与えます。冬季には、スペクトルシフト、温度の影響、MPPT損失、準安定性により、効率が最大30%低下します。これらの影響を定量化し、安定性を最適化するには、MPPT試験が不可欠です。
