【摘 要】
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针对钙钛矿光伏电池的工业化制造技术路线,我们从2014年开始开展了6年以刮刀涂布法(刮涂法)为基础的系列探索工作,主要成果有：(1)针对溶液流动导致大面积薄膜成膜粗糙且覆盖率低的问题,提出了表面活性剂策略,调节了溶液表面能,抑制了溶液流动,提升了溶液延展性,实现了平整、光滑、致密的大面积(＞200 cm2)钙钛矿薄膜的印刷；(2)针对低温(室温)下传统钙钛矿溶液难以干燥结晶以及晶体质量差的问题,提
【机 构】
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重庆大学物理学院;北卡罗莱纳大学教堂山分校应用物理系 北卡罗莱纳大学教堂山分校应用物理系
【出 处】
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第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会
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针对钙钛矿光伏电池的工业化制造技术路线,我们从2014年开始开展了6年以刮刀涂布法(刮涂法)为基础的系列探索工作,主要成果有：(1)针对溶液流动导致大面积薄膜成膜粗糙且覆盖率低的问题,提出了表面活性剂策略,调节了溶液表面能,抑制了溶液流动,提升了溶液延展性,实现了平整、光滑、致密的大面积(＞200 cm2)钙钛矿薄膜的印刷；(2)针对低温(室温)下传统钙钛矿溶液难以干燥结晶以及晶体质量差的问题,提出了新型溶剂体系设计规则,通过组合配位强度和挥发性有巨大差异的溶剂,实现了室温下快速干燥成膜,并解决了结晶质量低的潜在问题,实现了低温、高速、高质量印；(3)针对大面积薄膜点缺陷抑制困难的问题,提出了组分调控抑制关键缺陷生成、新型后处理工艺引发缺陷自发消除的两个策略,实现了在工业化生产场景下对缺陷类型、浓度、演变方式的有效调控,获得了大面积电池组件的效率和稳定性的同时提升.最终,在国际上率先实现了同时满足高速、低温、全大气环境的大面积钙钛矿薄膜的制备方法,与工业化生产需求完全兼容.制备的电池组件的稳态光电转换效率(30cm2,18.6％)被权威认证、权威收录为最新世界纪录(2021年1月版),证明了获得的薄膜的优异光电质量.
其他文献
钙钛矿太阳能电池成本低、效率高。但是稳定性,尤其是光照和负载下的连续功率输出是制约其商业化的关键瓶颈问题。要提高钙钛矿电池的稳定性,除了钙钛矿层和电荷传输层的优化外,金属电极在老化过程中的腐蚀也是一个不可忽略的重要因素。一方面,钙钛矿与金属电极之间的反应会加速钙钛矿自身的分解；另一方面,钙钛矿内部离子(碘组分)迁移后与金属电极反应,会使原本可逆的离子移动变得不可逆,进一步造成电池的永久性衰减。针对
一步溶液法因其操作简单而成为制备钙钛矿太阳能电池的(Perovskite solar cells,PSCs)的经典方法之一.然而,使用此法制备的钙钛矿薄膜经常会出现各种缺陷,例如：枝晶、孔洞和大面积的裸露,其器件性能也不稳定.因此,根据结晶动力学原理,以及基于传统的一步溶液法,本文使用反溶剂快速萃取除去溶剂,优化钙钛矿晶粒成核和晶体生长过程,以此提升相应PSCs的光电性能和环境稳定性.在结构为FT
叠层太阳电池能够有效增加太阳光谱的响应范围,克服单结电池效率的Skockley-Queisser极限,已成为制备高效光伏器件的重要手段之一.然而,由于缺少合适的透明背电极及其制备工艺,因此半透明器件的光电转换效率仍然滞后.为此,我们首先采用软溅射法低温制备非晶α-IZO透明电极,通过调控溅射参数,获得高质量的α-IZO薄膜：在近红外短波段透光率为85％、电阻率为4.18×10-4Ω·cm、迁移率为
界面工程是进一步提高钙钛矿太阳能电池(PSCs)效率和稳定性的有效方法.我们采用了一种优良的小分子材料四苯基二苯并二茚并芘(DBP)来修饰钙钛矿/Spiro-OMeTAD界面,从而显著提高太阳能电池的性能.研究发现,超薄的DBP修饰层加速了FAxMA1-xPbInBr3-n/Spiro-OMeTAD界面上的空穴转移,有效降低了非辐射复合.KPFM和能带分析表明,DBP修饰有助于建立更好的匹配能级排
钙钛矿太阳能电池(PSCs)因兼备低成本溶液加工和优异的光电转换性能在国际上备受关注.与传统的半导体光伏电池相比,钙钛矿太阳能电池可采用低成本溶液加工方式,在电池原料、制备工艺、光电转换效率等多个方面具备潜在的优势,被认为是下一代太阳能电池的有力竞争者.电子传输层(ETL)是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,作用是与钙钛矿光吸收层形成电子选择性接触.理想的电子传输层需要与钙钛矿材料的能级相匹配,以减
当前，基于稳定钙钛矿材料体系的大面积钙钛矿太阳能模组的研究对于钙钛矿光伏技术迈向产业化应用有着重要意义.本文中，我们基于狭缝涂布技术开发了一种高质量大面积FA0.83Cs0.17PbI2.83Br0.17 (FACs)钙钛矿薄膜制备方法.通过研究低挥发性N-甲基吡咯烷酮溶剂和室温非挥发性强配位二苯亚砜添加剂对涂布过程中FACs钙钛矿的晶体成核与生长速度调控机制，结合进一步反溶剂浴处理制备出高质量的
化学气相沉积用于可规模化钙钛矿太阳能电池的制备,具有极好的应用前景[1].对于大面积,均匀且高质量的钙钛矿沉积,我们开发了行业兼容的化学气相沉积技术,以沉积高质量的MAPbI3,FAPbI3和CsxFA1-xPbI3等薄膜用于太阳能电池/模组[2-4].然而,常规化学气相沉积工艺通常需要数小时的生长成膜时间,极大增加了其成本.同时,长时间的真空热处理过程易导致电子传输层SnO2缺陷增多.在这项工作
Here,a p-p+ homojunction is constructed on basis of NiO film to enhance hole transfer in an inverted planar perovskite solar cell.The homojunction is fabricated by NiO/Cu∶NiO bilayer film,DFT calculat
当前最高效率记录的单结钙钛矿太阳能电池使用混合离子钙钛矿,同时其展示了比单一离子钙钛矿太阳能电池更好的稳定性.混合阳离子可以贡献于热、光照、湿度和机械稳定性,而混合卤素离子有助于生成更高纯度的3C黑相、可重复性的制备和热稳定性[1,2].可是,混合离子钙钛矿的晶界和薄膜表面仍然存在复杂的点缺陷和悬挂键,这些缺陷导致了非理想的性能和不满意的稳定性.采用含磷、氟路易斯酸分子TPFP钝化Cs0.05MA
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