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鈣鈦礦太陽能電池有了三種新的可拓展沉積方法

鉅大LARGE  |  點擊量:1022次  |  2021年11月16日  

鈣鈦礦太陽能電池在10年內(nèi)刷新效率成長紀錄,現(xiàn)在技術(shù)也變得越來越穩(wěn)定,美國能源部國家再生能源實驗室(NREL)研究人員認為,鈣鈦礦太陽能電池重要挑戰(zhàn)只差擴展性問題,如何大規(guī)模量產(chǎn)并將技術(shù)推向?qū)嶒炇抑?,他們仔細歸納了幾種潛在擴展沉積方法。


鈣鈦礦太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的成長紀錄比任何太陽能電池技術(shù)都還要快,現(xiàn)在已經(jīng)達到22.7%,由于制程便宜許多,它們在實驗室中表現(xiàn)出相當(dāng)大的商業(yè)化潛力,是下一代太陽能電池的頂端新秀。


但是,隨著研究人員新增電池模塊面積,鈣鈦礦太陽能電池的效率開始下降,下降因素很多,比如電池中化學(xué)物質(zhì)不均勻涂層等。實驗室中最常用來制造鈣鈦礦太陽能電池的方法為旋涂法(spincoating),研究人員將化學(xué)物質(zhì)沉積在基底上,鈣鈦礦材料會在化學(xué)結(jié)晶時形成。


但這種方法浪費了超過90%的化學(xué)品,即鈣鈦礦墨水,且旋涂法應(yīng)用在小于4平方英寸面積的效果最好,沒有更簡單的方法可用于更大表面。


為此,NREL研究人員提出另外3種潛在的可擴展沉積方法:刮刀涂層法(bladecoating)、精密狹縫式涂布法(Slot-diecoating)、噴墨印刷法(Ink-jetprinting)。

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刮涂法以刀片將化學(xué)溶液推散在基底形成濕薄膜,該流程適用于卷對卷制造,柔性基材在固定刀片的下方滾軸上移動,類似報紙印刷方式,這種技術(shù)浪費的鈣鈦礦墨水比旋涂法還要少。


精密狹縫式涂布法與其他技術(shù)相比還未得到充足研究,且目前效率低于刮涂法,但未來其再生性可能比刮涂法還要好,更適用于卷對卷生產(chǎn)。


噴墨印刷法則使用一個小噴嘴分散前導(dǎo)墨水,目前這技術(shù)已運用在小型太陽能電池,但是否適用批量生產(chǎn),須取決于印刷速度。


幾項研究估計,鈣鈦礦太陽能電池可用比其他光伏技術(shù)還要低的成本發(fā)電(雖然這些數(shù)據(jù)目前只是假設(shè)),但從這些研究得出一個結(jié)論是,鈣鈦礦模塊投入最高成本將來自基底與電極材料,表明該領(lǐng)域還有一系列創(chuàng)新機會。


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