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研究团队开发量产钙钛矿太阳能电池的技术 可提高效率/降低成本

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盖世汽车

2022-01-28 10:11

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盖世汽车讯 据外媒报道,一国际研究团队展示了以工业规模生产钙钛矿光伏材料的技术。该技术可降低成本,并提高量产钙钛矿太阳能电池的性能。

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(图片来源:NCSU)

这项技术成本低、简单、节能,或将为制造钙钛矿太阳能电池铺平道路。钙钛矿能够有效吸收光,在太阳能电池领域很受欢迎。使用这种材料,可以制造出轻质、可弯曲的太阳能电池。这些电池可整合至一系列技术中,如建筑物或车辆的窗户。

该论文的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)材料科学与工程学教授Aram Amassian表示:“在实验室里,研究人员利用旋涂(Spin Coating)技术生产钙钛矿光伏材料,也就是在基板上形成一层钙钛矿薄膜,但仅限于小范围内。”

“研究人员谈论的是只有1或2平方厘米的基板样品。然而,当时人们认为,使用几十平方厘米的基板来扩大旋涂制造规模是不可能的。相反,大家选择了很多其他的方法。然而,通过其他方法生产的钙钛矿光伏的性能,不如使用旋涂技术制成的薄膜,还需要大量进行研发。”

该论文的共同通讯作者、洛桑联邦理工学院(École Polytechnique Fédérale de Lausanne)教授Michael Grätzel表示:“这项研究所要做的就是证明,通过制订共溶剂稀释策略,可以使用旋涂技术在更大的基板上生产钙钛矿型光伏。换句话说,可以扩大光伏产品的生产规模,并保留几乎所有利用旋涂技术生产的钙钛矿薄膜的优异性能。”

从以往来看,由于旋涂和钙钛矿的性质,人们认为不能以保持材料有效的方式,通过旋涂在工业规模基板上生产钙钛矿光伏。旋涂是将液体置于基板表面,然后旋转基板,这样液体材料就可以在表面上扩散。然而,当通过这种技术施加钙钛矿时,使钙钛矿保持液态的溶剂挥发得不够快。这会导致大部分钙钛矿从边缘上飞出去,这意味着大量的钙钛矿材料浪费掉了。这也会导致表面上的钙钛矿厚度不均,而且某些部位的钙钛矿干燥时间更长。从制造业的角度来看,这都是有问题的。

这篇论文的联合主要作者、洛桑联邦理工学院的Hong Zhang表示:“这项研究采取的方法是引入一种共溶剂,让液体钙钛矿非常迅速、均匀地扩散和干燥,从而解决了这一挑战。”

这项技术还能够显著减少废料,并减少制造钙钛矿太阳能光伏时产生的有毒副产物。

该论文的共同通讯作者、罗马托尔维加塔大学(University of Rome Tor Vergata)的教授Aldo Di Carlo表示:“许多行业已经在通过旋涂技术生产各种产品。这项工作表明,这些现有技术可以用来制造钙钛矿太阳能电池。这将真正加快生产和部署钙钛矿太阳能电池板和电池。”

在示范项目中,合作者已经使用这项新技术来生产几十厘米宽的模块,这些模块具有卓越的均匀性和性能。

Amassian表示:“本团队现专注于使用工序自动化和人工智能来构建这项工作,并进一步提高钙钛矿光伏的效率、稳定性和可持续性。研究人员希望与公共及私营部门合作,寻找实施这项工作的方法,并促进钙钛矿太阳能电池技术的发展。”

这篇论文发表在《自然通讯》杂志上,题为“通用共溶剂稀释策略使制造钙钛矿型光伏变得简单、经济高效”。

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