簡(jiǎn)化太陽(yáng)能的未來(lái)：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的單步溶液涂層工藝

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSC)因其高效率和低生產(chǎn)成本而被視為下一代光伏的有前途的技術(shù)。這有可能改變可再生能源行業(yè)。盡管有這種潛力，但目前的逐層制造方法存在阻礙PSCs廣泛商業(yè)化的障礙。 幸運(yùn)的是，香港城市大學(xué)和美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的研究人員最近合作開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的一步法溶液包衣工藝，簡(jiǎn)化了制造程序并減少了PSC商業(yè)化的障礙。

是次研究的聯(lián)合負(fù)責(zé)人、城大化學(xué)系助理教授朱宗龍博士表示：「在不犧牲器件效率的情況下減少器件加工步驟的次數(shù)，將有助于降低工藝復(fù)雜性和制造成本，從而提高PSC的可制造性?！?/p>

“我們通過(guò)一種新穎的方法解決了制造問(wèn)題，該方法在一步中共同處理空穴選擇性接觸和鈣鈦礦層，從而為倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池提供了24.5%的先進(jìn)效率和出色的穩(wěn)定性。這有助于使技術(shù)的商業(yè)化更近一步，“他說(shuō)。

通常，PSCs是使用逐層工藝制造的，該過(guò)程涉及將太陽(yáng)能電池的不同層依次沉積在一起。雖然這種方法已成功生產(chǎn)高性能鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，但它會(huì)導(dǎo)致可能阻礙其商業(yè)化的問(wèn)題，例如制造成本增加、均勻性和可重復(fù)性不令人滿意。

大面積鈣鈦礦薄膜

通過(guò)一步法溶液刀片涂層方法制造的大面積鈣鈦礦薄膜(5 x 5 cm)。學(xué)分：朱宗龍博士研究小組/香港城市大學(xué)

為了提高PSC的可制造性，朱博士與NREL的Joseph M. Luther博士合作，共同發(fā)明了一種制造高效倒鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的新方法，其中空穴選擇性接觸和鈣鈦礦光吸收劑可以在單個(gè)溶液涂層程序中自發(fā)形成。

他們發(fā)現(xiàn)，如果將特定的膦酸或羧酸添加到鈣鈦礦前體溶液中，該溶液將在鈣鈦礦薄膜加工過(guò)程中自組裝在氧化銦錫襯底上。它們形成堅(jiān)固的自組裝單層，作為鈣鈦礦結(jié)晶時(shí)出色的空穴選擇性接觸。這種單一溶液涂層工藝不僅解決了潤(rùn)濕性問(wèn)題，而且還通過(guò)同時(shí)創(chuàng)建空穴選擇性接觸和鈣鈦礦光吸收劑來(lái)簡(jiǎn)化器件制造，而不是傳統(tǒng)的逐層工藝。

新創(chuàng)建的PSC器件具有24.5%的功率轉(zhuǎn)換效率，即使在連續(xù)照明下以最大功率點(diǎn)運(yùn)行90，1小時(shí)后，也可以保持其初始效率的200%以上。其效率可與市場(chǎng)上類似的 PSC 相媲美。

合作團(tuán)隊(duì)還表明，新方法與各種自組裝單層分子系統(tǒng)，鈣鈦礦成分，溶劑和可擴(kuò)展的加工方法(例如旋涂和刀片涂層技術(shù))兼容。采用新方法制造的PSC與其他方法生產(chǎn)的PSC具有相當(dāng)?shù)男阅堋?/p>

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