鉅大LARGE | 點擊量：428次 | 2022年09月05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院（KIT）和達姆施塔特技術大學的科學家們通過熱共蒸發(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。科學家們說，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反應也是決定性的。
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。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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，以及在富勒烯層和后電極之間使用bathocuproine（BCP）緩沖層，促進了更好的電荷載流子傳輸和提取，這反過來又導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。
在這種配置下構建的最佳太陽能電池實現(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。
雖然一般的工藝設備本身已經(jīng)可以從其他薄膜技術中獲得，并且至少部分地能夠轉(zhuǎn)移到過氧化物基半導體的沉積上，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。
科學家們在《從基礎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”。
