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高效钙钛矿太阳能电池的通用方法
2021年04月05日    阅读量:280    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

德累斯顿工业大学应用物理研究所(IAP)和德累斯顿电子高级研究中心(cfaed)的研究人员开发了可重复制造高效钙钛矿太阳能电池的通用方法。


他们的研究已发表在著名的《自然通讯》杂志上。


高效钙钛矿太阳能电池的通用方法 中国机械网,okmao.com


钙钛矿是一类在19世纪初首次报道的材料,于2009年被“重新发现”,可以通过在太阳能电池中使用而成为发电的候选材料中国机械网okmao.com。从那时起,他们就席卷了光伏(PV)研究社区,以前所未有的速度达到了创纪录的效率。这种改进是如此之快,以至于到2021年,经过不到十年的研究,它们已经实现了与传统硅器件类似的性能。


使钙钛矿特别有前途的是它们的制造方式。在硅基设备很重且需要高温进行制造的地方,钙钛矿设备可以轻巧且耗能最少。正是这种结合—高性能 轻巧的制造工艺,这引起了研究界的兴奋。


随着钙钛矿光电性能的飞速增长,留下了一些使商业上可行的技术所需的支持性发展。设备再现性是困扰钙钛矿开发的一个问题。尽管某些PV设备可以以所需的性能水平制造,但其他以完全相同的方式制造的设备通常效率却大大降低,这使研究界感到困惑和沮丧。


最近,来自新兴电子技术小组的Yana Vaynzof教授的研究人员已经确定,钙钛矿膜形成过程中发生的基本过程会强烈影响光伏器件的再现性。当从溶液中沉积钙钛矿层时,将抗溶剂滴到钙钛矿溶液上以触发其结晶。“


我们发现钙钛矿暴露于抗溶剂的持续时间对最终设备的性能产生了巨大的影响,该变量直到现在还没有在现场引起人们的注意。”


 Vaynzof小组的博士后研究助理,该研究的第一作者亚历山大·泰勒博士说。“这与以下事实有关:某些抗溶剂可能至少部分溶解钙钛矿层的前体,从而改变了它的最终成分。此外,抗溶剂与钙钛矿溶液溶剂的混溶性会影响其触发结晶的功效。”


这些结果表明,当研究人员制造其PV器件时,此反溶剂步骤中的差异可能会导致观察到的性能无法再现。更进一步,作者测试了各种潜在的反溶剂,并表明通过控制这些现象,他们可以从几乎所有测试的候选对象中获得最先进的性能。“


通过确定影响钙钛矿活性层质量的关键抗溶剂特性,我们还能够预测新型抗溶剂的最佳工艺,从而消除了本领域常见的繁琐的反复试验优化的需要。” cfaed的混合材料运输小组负责人Fabian Paulus博士补充说,他是这项研究的贡献者。


“我们研究的另一个重要方面是,我们证明了抗溶剂的最佳应用如何能够显着拓宽钙钛矿光伏器件的可加工性范围这一事实,”领导这项工作的Vaynzof教授指出。“我们的研究结果为钙钛矿 研究界提供了宝贵的见解,是将这种有前途的技术发展为商业产品所必需的。”


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