鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:588次 | 2021年12月21日
19.5%的轉(zhuǎn)換效率!給太陽能電池加層“涂料”反而獲得意想不到的結(jié)果
來自德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)和達(dá)姆施塔特技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家們通過熱共蒸發(fā)法開發(fā)了一種效率為19.5%的鈣鈦礦太陽能電池,該方法涉及一個薄層涂層。源材料在一個高真空室中蒸發(fā)。
與基于溶液的技術(shù)相比,該研究小組稱其對溶劑的選擇、工藝條件,甚至工藝氣氛都高度敏感,據(jù)說共蒸發(fā)工藝需要的工藝參數(shù)更少??茖W(xué)家們說,基底材料的選擇和共蒸發(fā)鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶學(xué)特性對于碘化鉛(PbI2)和碘化甲銨(MAI)之間形成電池過氧化物吸收體的化學(xué)反應(yīng)也是決定性的。
在共蒸發(fā)過程中控制和監(jiān)測這兩種元素的生長和組成是這個制造步驟的主要挑戰(zhàn)。
學(xué)者們解釋說:"柱狀晶粒的生長被確定為高度依賴于基材,并且是高質(zhì)量共蒸發(fā)過氧化物吸收體的關(guān)鍵特征。沒有水平晶界的過氧化物薄膜形態(tài)通常是首選。"
他們用一種名為2,2",7,7"-tetra(N,N-di-p-tolyl)amino-9,9-spirobifluorene(spiro-TTB)的無摻雜真空可加工空穴傳輸材料(HTM)制造了該裝置。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
研究人員說在這個層疊序列中,過氧化物吸收劑的共同蒸發(fā)導(dǎo)致了過氧化物薄膜所需的均勻的柱狀晶粒生長,他們指出,這是實(shí)現(xiàn)19%的穩(wěn)定效率的決定性因素。
他們聲稱,空穴傳輸層(HTL)一側(cè)的簡化器件結(jié)構(gòu),以及在富勒烯層和后電極之間使用bathocuproine(BCP)緩沖層,促進(jìn)了更好的電荷載流子傳輸和提取,這反過來又導(dǎo)致了填充因子和開路電壓的高值。
這些裝置是已報道的最好的全蒸發(fā)過氧化物太陽能電池之一,在任何利用的功能層中都沒有基于溶劑的步驟。
在這種配置下構(gòu)建的最佳太陽能電池實(shí)現(xiàn)了19.5%的功率轉(zhuǎn)換效率,1.08V的開路電壓,83.0%的填充系數(shù),以及21.6mAcm的短路電流。
研究員UlrichPaetzold說,基于過氧化物的光伏產(chǎn)品的商業(yè)化正在進(jìn)行中。他說,他相信基于蒸汽的路線將對這一步驟具有重要意義。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
雖然一般的工藝設(shè)備本身已經(jīng)可以從其他薄膜技術(shù)中獲得,并且至少部分地能夠轉(zhuǎn)移到過氧化物基半導(dǎo)體的沉積上,但確切的工藝工程仍然需要一些研究工作,然而這些年正在大力研究。
科學(xué)家們在《從基礎(chǔ)工作到高效太陽能電池》中描述了這種太陽能電池“論共蒸發(fā)過氧化物太陽能電池中襯底材料的重要性”。