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過氧化物制造太陽能電池的新方法為低成本大規(guī)模生產(chǎn)鋪平了道路

2021-03-29 13:38  來源:cnBeta.COM  瀏覽:  

美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室2021年3月18日在Joule雜志上發(fā)文稱,一種使用硫醇添加劑的新浸漬工藝可以制造出高性能的過氧化物太陽能電池。該方法成本低廉,非常適合擴大到商業(yè)生產(chǎn)。

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。

 
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