鈣鈦礦太陽能電池作為一種新興的綠色能源，其穩定性和壽命是制約其大規模工業化應用和生產的關鍵問題。在惡劣工況環境下，如高溫和高濕等，鈣鈦礦材料易發生降解，導致鈣鈦礦太陽能電池的性能衰退。此外，鈣鈦礦太陽能電池的器件結構相對復雜，其性能下降可能是由于鈣鈦礦材料自身的降解及其界面反應所致。因此，了解鈣鈦礦材料在鈣鈦礦太陽能電池運行中的降解動力學對于開發進一步增強其器件穩定性的方法至關重要。然而，目前微觀尺度上原位實時獲取不同工況條件下電池內部鈣鈦礦降解過程的細節和特征仍然面臨巨大挑戰。現有的研究方法主要局限于非運行狀態的鈣鈦礦太陽能電池，且這些方法依賴龐大且昂貴的實驗室設備，如掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、X射線光電子能譜儀和飛秒瞬態吸收光譜儀等。因此，有必要開發新型的無損監測技術和分析方法，以揭示鈣鈦礦太陽能電池健康狀態的退化機制。這種技術方法將可以幫助研究人員實時觀察和分析鈣鈦礦太陽能電池在實際運行條件下的性能衰退過程，為優化鈣鈦礦太陽能電池的穩定性、壽命、性能、效率等提供重要的指導和策略。

針對上述問題，王寧研究員及其合作團隊以揭示鈣鈦礦太陽能電池的退化機制為導向，開發了一種基于錐形微結構光纖傳感器的新型無損實時原位監測方法。該方法通過光纖傳感技術，可以在不影響器件性能的情況下，原位實時觀測鈣鈦礦太陽能電池在不同工況條件下的效率衰減過程以及內部鈣鈦礦材料的降解動力學過程。該傳感器可以方便地植入在工作鈣鈦礦太陽能電池的鈣鈦礦層表界面，以監測其表界面動力學變化過程，可視為一種無損監測技術。研究團隊還觀察并量化了不同濕度和溫度條件下鈣鈦礦材料實時降解與光學波長響應之間的穩定且可重復的相關性。這種新的植入式光纖傳感測量工具及表征技術可以實時探索鈣鈦礦太陽能電池內部的詳細退化演化過程，不僅可以指導器件的優化設計，還有望實現鈣鈦礦太陽能電池健康狀態的實時在線評估。

王寧，2015年于香港理工大學應用物理專業獲博士學位，現為武漢理工大學光纖傳感技術與網絡國家工程研究中心研究員，博士生導師，主要從事微納光電材料與傳感器件的基礎和應用前沿研究，致力于解決光纖傳感器和光流控芯片等應用于能源、環境和生物醫學等領域中面臨的重大科技問題。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202308581

DOI：10.1002/adfm.202308581（2023）

編輯：曹明；審稿人：李明忠、范典