鈣鈦礦太陽(yáng)能電池“反摻雜”技術(shù) 效率可達(dá)17.8%的微型儲(chǔ)能模塊

導(dǎo)讀美國(guó)科學(xué)家在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中發(fā)現(xiàn)了一種新的“反摻雜”工藝，可以降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出更好的設(shè)備。他們用這種方法制造了一個(gè)效率為17．8％的微型模塊。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍有很多問(wèn)題需要解決，以支持大規(guī)模生產(chǎn)。

北卡羅來(lái)納大學(xué)（UNC）的科學(xué)家說(shuō)，其中一個(gè)問(wèn)題是鈣鈦礦經(jīng)歷的退火（加熱和緩慢冷卻）過(guò)程。許多制造過(guò)程耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，成為大規(guī)模生產(chǎn)的一大瓶頸。

北卡大學(xué)的科學(xué)家估計(jì)，要想讓長(zhǎng)時(shí)間的退火時(shí)間跟上鈣鈦礦薄膜的生產(chǎn)速度，制造商需要一個(gè)500米長(zhǎng)的烤箱。

北卡羅萊納大學(xué)的科學(xué)家們表示，在100攝氏度的溫度下，將這種退火過(guò)程減少到3分鐘，實(shí)際上可以獲得更好的性能。

研究小組將此歸因于鈣鈦礦內(nèi)部一種之前未知的反摻雜過(guò)程，這最終導(dǎo)致了更低的重組損失和更好的效率。

該小組利用葉片涂層工藝制備了鈣鈦礦（甲基銨碘化鉛）器件，并比較了分別退火了3分鐘和20分鐘的相同器件。兩種設(shè)備最初都記錄了1．14 V的開(kāi)路電壓，但在黑暗中老化20天后，3分鐘的設(shè)備增加到1．20 V，而20分鐘的設(shè)備略微下降到1．13 V。

通過(guò)對(duì)兩個(gè)裝置的檢測(cè)，研究小組發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過(guò)退火的較短的裝置中，“反摻雜”過(guò)程在起作用，而在較長(zhǎng)的裝置中則沒(méi)有?！岸掏嘶鹛幚肀３至蒜}鈦礦的化學(xué)成分，并允許一個(gè)顯著的自發(fā)反摻雜過(guò)程，”研究人員說(shuō)。經(jīng)過(guò)常規(guī)長(zhǎng)時(shí)間退火處理的鈣鈦礦膜中不存在這種現(xiàn)象。

最近發(fā)表在《焦耳》上的“高效太陽(yáng)能組件的短退火引起的鈣鈦礦的低自摻雜”中描述了反摻雜過(guò)程。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，類似的效應(yīng)也存在于銫基和甲酰胺基鈣鈦礦中。

光伏正在全球范圍內(nèi)改革能源結(jié)構(gòu)。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池作為一種新興的光伏技術(shù)，由于其高的太陽(yáng)能到電力轉(zhuǎn)換效率和解決方案可加工性而顯示出巨大的潛力。

但是，鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池在進(jìn)入市場(chǎng)并與包括硅，碲化鎘和硒化銅銦鎵的傳統(tǒng)光伏技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)之前，需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的制造，成本效益、高性能、高效和穩(wěn)定。

據(jù)微鋰電小組分析，繼續(xù)完成設(shè)備顯示的過(guò)程以及鈣鈦礦的電影，所以研究人員認(rèn)為，在商業(yè)空間中，制造商可以利用儲(chǔ)能和運(yùn)輸周期的后期制作模塊達(dá)到最高效率，同時(shí)增加吞吐量和消除在生產(chǎn)一個(gè)昂貴的加熱階段。