新技术提高了太阳能电池模块的稳定性，效率

一群来自冲绳科技研究生院亚博老虎机网登录(OIST)使用了一种新的制造方法来制造钙钛矿太阳能组件，该组件提高了效率和稳定性，缺陷更少。

研究人员的发现最近发表在先进能源材料亚博网站下载1月25日日志^th, 2021年。

钙钛矿的效率在10年多一点的时间里从3.8%提高到了25.5%，因此，它们被认为是最先进的太阳能技术最可行的材料之一。亚博网站下载此外，钙钛矿太阳能电池可以经济地生产，并具有柔性的能力，这进一步提高了它们的多功能性。

然而，钙钛矿太阳能电池的商业化仍面临两个障碍:升级的困难和长期稳定性的缺乏。

钙钛矿材料脆弱易分解，这意味着太阳能电池很难长期保持高效率。虽然小型钙钛矿太阳能电池的效率很高，性能几乎和硅电池一样好，但一旦扩大到更大的太阳能组件，效率就会下降．

童国清博士，研究第一作者，日本冲绳理工大学能源材料与表面科学博士后亚博网站下载亚博老虎机网登录

能源材料与表面科学小组亚博网站下载由齐亚兵教授领导。亚博老虎机网登录

功能太阳能装置中的钙钛矿层位于中心，紧密地包裹在两个电极和两个传输层之间。当钙钛矿的活性层吸收太阳光时，它会产生载流子，这些载流子随后通过传输层流向电极产生电流。

但是这些载流子从钙钛矿层到传输层的流动会被钙钛矿层内的针孔和钙钛矿晶粒间的缺陷破坏，从而降低效率。在这些缺陷点，氧气和湿度也会开始降解钙钛矿层，降低设备寿命。

放大是一项挑战，因为随着模块尺寸的增加，很难产生均匀的钙钛矿层，而且这些缺陷变得更加明显。我们想找到一种制造大模块的方法来解决这些问题。

童国清博士，研究第一作者，日本冲绳理工大学能源材料与表面科学博士后亚博网站下载亚博老虎机网登录

目前，大多数生产的太阳能电池都有一层很薄的钙钛矿——厚度仅为500纳米。理论上，一层薄的钙钛矿可以提高效率，因为载流子通过的距离更短，从而到达上下传输层。

然而，在制作大模块的过程中，该团队观察到薄膜通常会产生更多的针孔和缺陷。

因此，调查人员选择生产测量5×5cm的太阳能模块²和10 x 10 cm²含有两倍厚度的钙钛矿薄膜。

但是制造更厚的钙钛矿薄膜也有其自身的复杂性。钙钛矿本质上是一组材料，通常是通过将几种化合物作为溶液共同反应，然后使它们结晶亚博网站下载而产生的。

但是，研究人员发现，要溶解具有足够浓度的铅碘是很困难的，因为它需要更厚的薄膜;碘铅是形成钙钛矿的前体材料之一。亚博网站下载该团队还发现，结晶过程是不可控的，而且速度很快，因此，厚膜中包含几个微小的晶粒，还有额外的晶界。

因此，为了提高铅碘的溶解度，调查人员加入氯化铵。该方法还使铅碘能够更均匀地溶解在有机溶剂中，导致更一致的钙钛矿膜，其缺陷较少和相对较大的颗粒。

研究人员随后将氨从钙钛矿溶液中去除，这降低了钙钛矿膜内的杂质水平。

总的来说，太阳能组件的尺寸是5 x 5厘米²在不添加氯化铵的情况下，尺寸模块的效率为14.55%，高于不添加氯化铵时的13.06%。新的太阳能组件还能以80%以上的效率运行1600小时，也就是两个多月。

较大的太阳能组件尺寸为10 × 10厘米²有10.25%的效率，并持续保持在高效率水平超过1100小时，或近46天。

这是第一次报道了这种尺寸的钙钛矿太阳能组件的寿命测量，这真的很令人兴奋．

童国清博士，研究第一作者，日本冲绳理工大学能源材料与表面科学博士后亚博网站下载亚博老虎机网登录

该研究由OIST技术发展和创新中心的概念验证项目资助。这一新结果是在寻找商用尺寸的太阳能组件方面迈出的令人鼓舞的一步，该组件具有稳定性和效率，可以与硅组件相媲美。

在接下来的研究阶段，研究人员计划进一步改进他们的方法，使用基于蒸汽的技术来制造钙钛矿太阳能组件，而不是使用溶液，他们目前正在努力扩大到15 x 15厘米²太阳能模块。

”从实验室大小的太阳能电池到5 x 5厘米²太阳能模块很难。跳到10×10厘米的太阳能模块²是难上加难。长度是15x15cm²太阳能组件将更加困难。但团队正期待着挑战，”汤显明总结说。

来自OIST能源材料和表面科学单位的科学家们展示了钙钛矿太阳能模亚博网站下载块，为一个风扇和一辆玩具车提供动力。亚博老虎机网登录视频来源:冲绳理工研究生院。亚博老虎机网登录

期刊引用:

通,G。,等．(2021)可伸缩制造>90厘米²基于中间相策略的具有>1000 h运行稳定性的钙钛矿太阳能组件。先进的能源材料。亚博网站下载doi.org/10.1002/aenm.202003712．

来源：https://www.oist.jp/