相關(guān)研究人員表示,一種新的、更簡單的制造穩(wěn)定的過氧化物太陽能電池的解決方案,克服了這一前景廣闊的可再生能源技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸,而這一技術(shù)在過去十多年里一直遙不可及,現(xiàn)在研究人員的工作為在不久的將來低成本、高通量的大規(guī)模太陽能組件商業(yè)化生產(chǎn)鋪平了道路。
研究人員能夠通過兩個微型模塊來證明這種方法,它們達到了將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的冠軍水平,并大大延長了工作壽命。由于這種工藝簡單且成本低,我們相信它很容易適應(yīng)工業(yè)環(huán)境中的可擴展制造。幾十年來,過氧化物光伏被視為市場上熟悉的硅基光伏一個可行的競爭者,在過去十年中一直是一項備受期待的新興技術(shù)。由于缺乏解決該領(lǐng)域宏大挑戰(zhàn)的方案,商業(yè)化一直受阻,將高效率的過氧化硅太陽能電池模塊的生產(chǎn)從工作臺擴大到工廠車間。
該團隊與國立臺灣大學(xué)(NTU)的研究人員合作,發(fā)明了一種一步旋涂法,通過在過氧化物前體中引入磺烷作為添加劑,或通過化學(xué)反應(yīng)生成過氧化物晶體的液體材料。與其他制造方法一樣,然后將該晶體沉積在基底上。
新工藝使該團隊能夠生產(chǎn)出高產(chǎn)、大面積的光伏器件,高效地從太陽光中創(chuàng)造電力。這些過氧化物太陽能電池的工作壽命也很長。通過簡單的浸漬方法,該團隊能夠在兩個迷你模塊中沉積出覆蓋大面積有效面積的均勻、高質(zhì)量的過氧化物晶體薄膜,其中一個約16平方厘米,另一個近37平方厘米。在整個光伏組件的面積上制造均勻的薄膜對器件性能至關(guān)重要。
研究人員拿出迷你模塊的功率轉(zhuǎn)換效率分別達到17.58%和16.06%,是目前報道的最高水平。功率轉(zhuǎn)換效率是衡量太陽光轉(zhuǎn)化為電能的效率。對于其他過氧化物制造方法來說,工業(yè)化規(guī)模制造的主要障礙之一是其狹窄的加工窗口,即薄膜可以在基底上鋪設(shè)的時間。為了得到均勻的結(jié)晶薄膜,并與下面的層很好地結(jié)合,沉積過程必須嚴格控制在幾秒鐘內(nèi)。
在過氧化物前驅(qū)體中使用磺烷可將處理窗口從9秒延長到90秒,在大面積上形成高結(jié)晶、緊湊的層,同時對處理條件的依賴性較小?;峭榉梢院苋菀椎剡m應(yīng)現(xiàn)有的工業(yè)制造技術(shù),這有助于為商業(yè)化鋪平道路。
過氧化物是任何具有與礦物過氧化物相似的特殊晶體結(jié)構(gòu)材料。過氧化物可以被設(shè)計和制造成極薄的薄膜,這使得它們在太陽能光伏電池中非常有用。