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科學(xué)家制備出高效率大面積鈣鈦礦太陽(yáng)組件電池

2020-10-26 17:17  來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所  瀏覽:  

近日,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所薄膜太陽(yáng)能電池研究組研究員劉生忠、博士王開團(tuán)隊(duì)采用狹縫涂布制備方法,結(jié)合高壓氮?dú)廨腿『碗x子液體鈍化鈣鈦礦界面技術(shù),制備出鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,該電池小面積效率達(dá)到22.7%(0.09cm2),大面積組件達(dá)到19.6%(7.92cm2)。

狹縫涂布技術(shù)以成本低、生產(chǎn)量大、連續(xù)性好等優(yōu)點(diǎn),成為鈣鈦礦太陽(yáng)電池領(lǐng)域具有產(chǎn)業(yè)化前景的沉積技術(shù)之一。但是對(duì)于鈣鈦礦薄膜的大面積制備技術(shù),如何控制大面積薄膜均勻性(厚度約500nm)和降低薄膜的缺陷密度仍具挑戰(zhàn)。

研究人員采用狹縫涂布沉積技術(shù),結(jié)合高壓氮?dú)廨腿?high pressure nitrogen-extraction)策略,有效調(diào)控鈣鈦礦薄膜的形核和晶粒生長(zhǎng),并驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定中間相的形成,從而沉積制備出均勻致密的鈣鈦礦薄膜。研究發(fā)現(xiàn),狹縫涂布沉積結(jié)合高壓氮?dú)廨腿〖夹g(shù),可實(shí)現(xiàn)寬窗口大面積印刷鈣鈦礦薄膜,提高器件良率。此外,為有效減少鈣鈦礦表面缺陷,研究采用離子液體對(duì)表面進(jìn)行有效鈍化處理,將小面積太陽(yáng)電池的效率提高至22.7%,并將該策略擴(kuò)展到大面積太陽(yáng)電池制造,在40×40mm2的襯底上制備的鈣鈦礦電池組件的穩(wěn)態(tài)輸出效率達(dá)到19.4%。

該研究表明,結(jié)合高壓氮?dú)廨腿〖夹g(shù)的狹縫涂布印刷是一種高效、寬窗口、低成本、可擴(kuò)展面積的鈣鈦礦太陽(yáng)電池制備技術(shù),有利于促進(jìn)狹縫涂布沉積工藝的發(fā)展、推動(dòng)該技術(shù)在大批量卷到卷連續(xù)沉積中的應(yīng)用。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、遼寧省博士創(chuàng)業(yè)基金、大連化物所創(chuàng)新基金項(xiàng)目、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院、國(guó)家重點(diǎn)研究項(xiàng)目、高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃(“111計(jì)劃”)、中科院知識(shí)創(chuàng)新工程等的資助。


大連化物所采用狹縫涂布沉積技術(shù)制備高效率大面積鈣鈦礦太陽(yáng)組件電池
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