鈣鈦礦太陽能電池(PSC)因其高效率和低生產成本而被視為下一代光伏的有前途的技術。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。 幸運的是，香港城市大學和美國國家可再生能源實驗室的研究人員最近合作開發(fā)了一種創(chuàng)新的一步法溶液包衣工藝，簡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)合負責人、城大化學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雜性和制造成本，從而提高PSC的可制造性。」
“我們通過一種新穎的方法解決了制造問題，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能電池提供了24.5%的先進效率和出色的穩(wěn)定性。這有助于使技術的商業(yè)化更近一步，“他說。
通常，PSCs是使用逐層工藝制造的，該過程涉及將太陽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高性能鈣鈦礦太陽能電池，但它會導致可能阻礙其商業(yè)化的問題，例如制造成本增加、均勻性和可重復性不令人滿意。
大面積鈣鈦礦薄膜
通過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)。學分：朱宗龍博士研究小組/香港城市大學
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程中自組裝在氧化銦錫襯底上。它們形成堅固的自組裝單層，作為鈣鈦礦結晶時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濕性問題，而且還通過同時創(chuàng)建空穴選擇性接觸和鈣鈦礦光吸收劑來簡化器件制造，而不是傳統(tǒng)的逐層工藝。
新創(chuàng)建的PSC器件具有24.5%的功率轉換效率，即使在連續(xù)照明下以最大功率點運行90，1小時后，也可以保持其初始效率的200%以上。其效率可與市場上類似的 PSC 相媲美。
合作團隊還表明，新方法與各種自組裝單層分子系統(tǒng)，鈣鈦礦成分，溶劑和可擴展的加工方法(例如旋涂和刀片涂層技術)兼容。采用新方法制造的PSC與其他方法生產的PSC具有相當?shù)男阅堋?/p>
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