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钙钛矿光伏电池量产新工艺:精密喷涂

光伏电池组件  来源:光伏测试网  作者:蔡静华  2020/6/10 8:39:31  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:尽管钙钛矿是一种很有前途的晶硅电池替代品,目前仍需要新的制造工艺来使它们用于商业生产。为了帮助填补这一空白,研究人员开发了一种新的精确喷涂方法,这种方法可以实现更复杂的钙钛矿太阳能电池设计,并可以进行大规模生产。

(来源:微信公众号“光伏测试网”)

钙钛矿有望用于下一代太阳能电池,因为它们比硅吸收光并将其转化为能量的效率更高,生产成本更低。钙钛矿甚至可以喷到玻璃上,制造出能发电的窗户。

在光学学会(OSA)杂志《光学材料快报》上,Kanjanaboos和他的同事们描述了他们的新喷涂方法,称为顺序喷涂沉积,并表明它可以用来创建多层钙钛矿设计。在每层中应用不同的钙钛矿材料可以定制器件的功能或满足特定性能和稳定性要求。

“我们的工作展示了一个一层一层沉积钙钛矿的过程,每一层的厚度和沉积速率都是可控的,”泰国玛希多大学科学学院研究组长庞萨肯·肯雅诺斯表示。"这种新方法使得太阳能电池的堆叠设计具有更好的性能和稳定性."

01更好的喷涂方式

钙钛矿的优点之一是它们是可溶液处理,这意味着太阳能电池是通过在低温下将液体钙钛矿干燥成固体而制成的。这种制造工艺比制造传统的硅太阳能电池容易得多,也便宜得多,传统的硅太阳能电池需要非常高的温度并将固体材料切割成晶片。

然而,通常用于制备钙钛矿的溶液法不允许多层设计,因为上层倾向于溶解已经干燥的下层。为了克服这一挑战,研究人员转向了一种被称为顺序喷射沉积的工艺,在这种工艺中,材料的微小液滴被施加到表面上。

在尝试了不同的喷涂方法后,他们找到了一种可以在100℃左右工作的方法。然后,他们优化了喷涂参数,以确保微小的液滴在与已经干燥的下层接触后立即干燥并结晶成固体钙钛矿。

02构建多层结构

“通过我们的喷涂工艺,上层的溶液不会干扰构成第一层的固体薄膜,”庞萨肯说。“通过精确控制每层的厚度和沉积速率,可以设计和制造任意层数的堆叠钙钛矿结构的无限组合。”

研究人员通过在具有更好发电性能的不同钙钛矿材料上沉积具有高稳定性的钙钛矿材料来验证该技术。这种双层半透明钙钛矿电池显示出清晰的层,同时获得了高性能和良好的稳定性。


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