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钙钛矿太阳能电池“反掺杂”技术 效率可达17.8%的微型储能模块

      材料来源:微锂电

钙钛矿太阳能电池技术在相对较短的时间内取得了长足的进步,但仍有很多问题需要解决,以支持大规模生产。

北卡罗来纳大学(UNC)的科学家说,其中一个问题是钙钛矿经历的退火(加热和缓慢冷却)过程。许多制造过程耗时过长,成为大规模生产的一大瓶颈。

北卡大学的科学家估计,要想让长时间的退火时间跟上钙钛矿薄膜的生产速度,制造商需要一个500米长的烤箱。

北卡罗莱纳大学的科学家们表示,在100摄氏度的温度下,将这种退火过程减少到3分钟,实际上可以获得更好的性能。

研究小组将此归因于钙钛矿内部一种之前未知的反掺杂过程,这最终导致了更低的重组损失和更好的效率。

该小组利用叶片涂层工艺制备了钙钛矿(甲基铵碘化铅)器件,并比较了分别退火了3分钟和20分钟的相同器件。两种设备最初都记录了1.14 V的开路电压,但在黑暗中老化20天后,3分钟的设备增加到1.20 V,而20分钟的设备略微下降到1.13 V。

通过对两个装置的检测,研究小组发现,在经过退火的较短的装置中,“反掺杂”过程在起作用,而在较长的装置中则没有。“短退火处理保持了钙钛矿的化学成分,并允许一个显著的自发反掺杂过程,”研究人员说。经过常规长时间退火处理的钙钛矿膜中不存在这种现象。

最近发表在《焦耳》上的“高效太阳能组件的短退火引起的钙钛矿的低自掺杂”中描述了反掺杂过程。进一步的实验表明,类似的效应也存在于铯基和甲酰胺基钙钛矿中。

光伏正在全球范围内改革能源结构。钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的光伏技术,由于其高的太阳能到电力转换效率和解决方案可加工性而显示出巨大的潜力。

但是,钙钛矿型太阳能电池在进入市场并与包括硅,碲化镉和硒化铜铟镓的传统光伏技术竞争之前,需要同时实现可扩展的制造,成本效益、高性能、高效和稳定。

据微锂电小组分析,继续完成设备显示的过程以及钙钛矿的电影,所以研究人员认为,在商业空间中,制造商可以利用储能和运输周期的后期制作模块达到最高效率,同时增加吞吐量和消除在生产一个昂贵的加热阶段。


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