鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:580次 | 2021年12月16日
科學(xué)家改進(jìn)鈣鈦礦太陽能電池材料配比 轉(zhuǎn)換效率接近晶體硅電池
他們改進(jìn)了一種將廉價(jià)鈣鈦礦溶質(zhì)制成的溶液垂直沉積到下方移動(dòng)基板上的工藝。他們不僅發(fā)現(xiàn)了其中一種溶劑所起的關(guān)鍵作用,而且還仔細(xì)研究了溶液的老化和儲(chǔ)存特性。
由晶體硅制成的太陽能電池在屋頂裝置和太陽能農(nóng)場中仍占最大份額。但其他技術(shù)也早已成熟,比如通過在基板上沉積極薄的太陽能電池材料層,將陽光轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。EvaUnger教授和她在柏林亥姆霍茲-岑特魯姆(HZB)的團(tuán)隊(duì)正在研究的鈣鈦礦型太陽能電池屬于這一組?!斑@些是迄今為止最好的太陽能電池,可以使用2-D墨水?!毖芯咳藛T解釋說現(xiàn)在它們的效率已經(jīng)接近晶體硅電池的效率。
開發(fā)可擴(kuò)展的方法
許多方法已經(jīng)被開發(fā)并用于在實(shí)驗(yàn)室中制造小型測試單元,在那里可以對它們進(jìn)行研究和改進(jìn)。但工業(yè)規(guī)模的制造業(yè)仍有很長的路要走。昂格從自己的經(jīng)驗(yàn)中知道:“不幸的是,為制造小表面積而優(yōu)化的工藝不能總是按比例放大。換言之:并非所有在實(shí)驗(yàn)室工作完美的工藝都必須在工廠車間經(jīng)濟(jì)地工作。這就是為什么我們要邁出下一步,開發(fā)可伸縮的方法。這意味著我們的團(tuán)隊(duì)正專注于更大表面的涂層工藝?!痹贖ZB和工業(yè)界合作的基礎(chǔ)設(shè)施——混合硅鈣鈦礦研究、集成與新技術(shù)(HySPRINT)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,團(tuán)隊(duì)專注于已經(jīng)證明其在工業(yè)中重要性的工藝。
她解釋說,我們在這里試驗(yàn)了槽模涂層。在這個(gè)過程中,作為鈣鈦礦前驅(qū)體、溶劑和添加劑的稀薄液體溶液的“墨水”從狹縫狀噴嘴流出,像簾子一樣落在玻璃基板上,玻璃基板被輸送到下面,隨后成為太陽能電池。使用后,開始結(jié)晶。一種半導(dǎo)體鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的超薄層生長,使這種材料組有了它的名字,太陽能電池也有了它的功能。昂格和她的團(tuán)隊(duì)成員、博士生李金釗和賈納丹·達(dá)加爾博士現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),材料油墨中一種稱為二甲基亞砜(DMSO)的有機(jī)溶劑的確切數(shù)量對這一過程至關(guān)重要。昂格使用它作為添加劑,因?yàn)樗鼘δ畜@人的效果。二甲基亞砜誘導(dǎo)鈣鈦礦的結(jié)晶核。結(jié)晶核通常是微小的顆粒,有助于啟動(dòng)晶體并促進(jìn)其生長。在bessyii的X射線衍射實(shí)驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn)添加DMSO和不添加DMSO的墨水有很大的區(qū)別。
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%
重要的是數(shù)量
然而,正如她的團(tuán)隊(duì)在許多實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的那樣,添加量在這里起著決定性的作用。更多的DMSO有利于晶體生長到一定程度。如果超過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),其他工藝就會(huì)發(fā)揮作用,由此產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)會(huì)降低太陽能電池的性能。”這就像給湯調(diào)味一樣如果你加得太少,它仍然是平淡的。如果你加太多,味道也不好。因此,你需要添加適量的油墨,使其達(dá)到最佳狀態(tài)?!俺俗罴训慕M成,HZB團(tuán)隊(duì)還徹底研究了老化過程,從而延長了油墨的儲(chǔ)存壽命?!暗侥壳盀橹?,這是一個(gè)很少受到關(guān)注的方面?!卑焊窠忉屨f,鈣鈦礦型前驅(qū)體油墨的老化會(huì)影響器件性能。這是開發(fā)油墨和工藝時(shí)必須考慮的一個(gè)重要因素。