新型钙钛矿制造技术可以 让钙钛矿太阳能电池 批量生产

一种新的制造工艺可能导致钙钛矿太阳能电池的批量生产。来源：iStock / MarioGuti

由于台湾和美国的研究人员已经发现制造工艺的简单变化，因此高性能钙钛矿太阳能电池的批量生产很快就会变得容易。该技术由国立台湾大学的Leeyih Wang及其同事开发，他们证明该技术可提高钙钛矿微型模块的功率转换效率和使用寿命。他们的创新很快就会为大规模生产钙钛矿型太阳能电池开辟新的道路，使其成为现有硅基电池的有力竞争者。
    钙钛矿材料被广泛认为是低成本，大面积太阳能电池最有希望的候选材料。由于其优异的光电性能，最近的实验表明，在0.5cm^2的面积上转换效率高达22％。然而，到目前为止，钙钛矿薄膜的难以制造要求阻碍了较大规模的类似性能。
    当前，制造过程通常涉及将抗溶剂滴到已经旋涂到衬底上的钙钛矿前体上。理想情况下，此技术可以创建具有均匀，高质量晶体结构的薄膜。但是，必须严格控制工艺条件，并且必须在初始沉积后仅9s的时间范围内使用抗溶剂。否则，所得的钙钛矿薄膜可能会粗糙且不均匀，从而降低其作为太阳能电池的性能。随着胶片变大，实施此过程变得越来越困难。

新型抗溶剂
    为了解决这个问题，Wang的团队（还包括洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员）引入了一种显着拓宽沉积后时间窗口的技术。他们使用环丁砜作为抗溶剂来完成此操作，这使他们能够在实验中制造出均匀，高质量和大面积的钙钛矿薄膜。为了研究引起这种改善的分子机制，他们使用X射线衍射和红外光谱技术研究了涉及的化学反应。
    他们发现环丁砜分子与钙钛矿前体离子之间的氢键作用显着减慢了结晶过程，从而将添加反溶剂的时间窗延长至90s。这使得紧凑，高度均匀的晶体结构可以在不那么严格的加工条件下形成。为了证明这一改进，Wang及其同事制造了一个钙钛矿型太阳能电池微型组件，其有效面积为36.6cm^2。
他们的设备实现了非常可观的功率转换效率，超过16％，并且在50°C的温度下工作250小时后即保持了其初始性能的90％左右。如此高的效率和较长的使用寿命，在更加灵活的制造条件下，为大规模钙钛矿太阳能电池的生产奠定了基础。 Wang的团队希望这项技术能尽快在商业上广泛使用，甚至可能成为硅基太阳能电池的可行竞争对手，从而提振可再生太阳能的前景。

这项研究在《Joule》中进行了描述。

PMR000001 New perovskite fabrication technique could lead to large-scale solar cell production – Physics World

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