美科學家發現鈣鈦礦太陽能電池「反摻雜」技術可降低生產成本

2020-09-03 索比光伏網

美國科學家在鈣鈦礦太陽能電池中發現了一種新的「反摻雜」工藝，可以降低生產成本，生產出更好的設備。他們用這種方法製造了一個效率為17.8%的微型模塊。

鈣鈦礦太陽能電池技術在相對較短的時間內取得了長足的進步，但仍有很多問題需要解決，以支持大規模生產。

北卡羅來納大學(UNC)的科學家說，其中一個問題是鈣鈦礦經歷的退火(加熱和緩慢冷卻)過程。許多製造過程耗時過長，成為大規模生產的一大瓶頸。

北卡大學的科學家估計，要想讓長時間的退火時間跟上鈣鈦礦薄膜的生產速度，製造商需要一個500米長的烤箱。

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

研究小組將此歸因於鈣鈦礦內部一種之前未知的反摻雜過程，這最終導致了更低的重組損失和更好的效率。

該小組利用葉片塗層工藝製備了鈣鈦礦(甲基銨碘化鉛)器件，並比較了分別退火了3分鐘和20分鐘的相同器件。兩種設備最初都記錄了1.14 V的開路電壓，但在黑暗中老化20天後，3分鐘的設備增加到1.20 V，而20分鐘的設備略微下降到1.13 V。

通過對兩個裝置的檢測，研究小組發現，在經過退火的較短的裝置中，「反摻雜」過程在起作用，而在較長的裝置中則沒有。「短退火處理保持了鈣鈦礦的化學成分，並允許一個顯著的自發反摻雜過程，」研究人員說。經過常規長時間退火處理的鈣鈦礦膜中不存在這種現象。

最近發表在《焦耳》上的高效太陽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程。進一步的實驗表明，類似的效應也存在於銫基和甲醯胺基鈣鈦礦中。

光伏正在全球範圍內改革能源結構。鈣鈦礦太陽能電池作為一種新興的光伏技術，由於其高的太陽能到電力轉換效率和解決方案可加工性而顯示出巨大的潛力。

但是，鈣鈦礦型太陽能電池在進入市場並與包括矽，碲化鎘和硒化銅銦鎵的傳統光伏技術競爭之前，需要同時實現可擴展的製造，成本效益、高性能、高效和穩定。

繼續完成設備顯示的過程以及鈣鈦礦的電影，所以研究人員認為，在商業空間中，製造商可以利用儲能和運輸周期的後期製作模塊達到最高效率，同時增加吞吐量和消除在生產一個昂貴的加熱階段。

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