過氧化物製造太陽能電池的新方法為低成本大規模生產鋪平了道路

美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室2021年3月18日在Joule雜志上發文稱,一種使用硫醇添加劑的新浸漬工藝可以製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生產。

相關研究人員表示,一種新的、更簡單的製造穩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大規模生產和商業化的關鍵瓶頸,而這一技術在過去十多年里一直遙不可及,現在研究人員的工作為在不久的將來低成本、高通量的大規模太陽能組件商業化生產鋪平了道路。

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化為電能的冠軍水平,並大大延長了工作壽命。由於這種工藝簡單且成本低,我們相信它很容易適應工業環境中的可擴展製造。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。由於缺乏解決該領域宏大挑戰的方案,商業化一直受阻,將高效率的過氧化硅太陽能電池模塊的生產從工作檯擴大到工廠車間。

該團隊與國立台灣大學(NTU)的研究人員合作,發明了一種一步旋塗法,通過在過氧化物前體中引入磺烷作為添加劑,或通過化學反應生成過氧化物晶體的液體材料。與其他製造方法一樣,然後將該晶體沉積在基底上。

新工藝使該團隊能夠生產出高產、大面積的光伏器件,高效地從太陽光中創造電力。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製造均勻的薄膜對器件性能至關重要。

研究人員拿出迷你模塊的功率轉換效率分別達到17.58%和16.06%,是目前報道的最高水平。功率轉換效率是衡量太陽光轉化為電能的效率。對於其他過氧化物製造方法來說,工業化規模製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的時間。為了得到均勻的結晶薄膜,並與下面的層很好地結合,沉積過程必須嚴格控制在幾秒鍾內。

在過氧化物前驅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晶、緊湊的層,同時對處理條件的依賴性較小。磺烷法可以很容易地適應現有的工業製造技術,這有助於為商業化鋪平道路。

過氧化物是任何具有與礦物過氧化物相似的特殊晶體結構材料。過氧化物可以被設計和製造成極薄的薄膜,這使得它們在太陽能光伏電池中非常有用。

過氧化物製造太陽能電池的新方法為低成本大規模生產鋪平了道路

來源:cnBeta