槽膜涂布工艺让钙钛矿太阳能电池从实验室走向市场

  • 2020年11月11日
  • 作者: 研究人员

    研究人员

    研究人员,阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)

    阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)

来源:科技报告与资讯

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高性能的钙钛矿太阳能电池是通过一种适合卷对卷生产的液态工艺制成的。先进的油墨配方可能是将钙钛矿太阳能电池(PSC)从实验室的英雄变成商业上成功产品的关键。阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员开发出一种为大规模制造而设计的钙钛矿墨水,称为槽模涂布,可以生产出能高效捕获太阳能的PSC。该油墨还可以涂覆到硅上,制造出钙钛矿/硅串联太阳能电池,捕获更多的太阳能量。

"过去十年,PSCs在实验室级别的研究中表现出了很大的应用前景,"Stefaan De Wolf实验室的博士后Anand Subbiah说。"作为一个行业应用,我们需要关注PSC技术的稳定性和可扩展性,"。

实验室制造的PSC通常是通过旋涂法制造的,这不适合大规模制造。相比之下,槽模涂层是一种工业上使用了近70年的制造技术。"该过程涉及连续和精确地迫使油墨通过一个狭窄的缝,该狭缝在基材上移动以形成连续的薄膜,"Subbiah说。"这种高通量技术将允许卷对卷制造,类似于印刷报纸。"

为了生产高效率的槽模涂层PSCs,该团队面临着一些挑战。一些性能最好的旋涂PSC将钙钛矿与聚三芳胺(PTAA)传输层结合在一起,但PTAA是疏水性的,对液态钙钛矿墨水有很强的排斥性。Subbiah说,在油墨配方中加入表面活性剂,克服了排斥性,使界面和薄膜质量更好,器件性能更好。该团队还将油墨换成了低沸点的溶剂,减少了油墨干燥时间,而不需要进一步的加工步骤。

总的来说,该团队优化的槽模涂层PSCs捕获太阳能的效率高达21.8%,比之前以这种方式制造的PSCs记录的18.3%有了明显提高。

Subbiah说:"从商业的角度来看,更重要的是,这种墨水可以很容易地涂覆到硅上,以生产钙钛矿/硅串联太阳能电池。我们还能够制造出第一个槽模涂层硅-钙钛矿单片串联太阳能电池,达到了23.8%的效率。"

"开发可扩展的钙钛矿太阳能电池的沉积技术对于将这项技术从研究实验室推向市场至关重要,"De Wolf说。"我们下一步的工作是使用我们开发的技术制造大面积的设备和模块,并在实验室和户外测试其稳定性,同时继续提高性能。"

论文标题为《High-Performance Perovskite Single-Junction and Textured Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells via Slot-Die-Coating》。

来源:科技报告与资讯

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