浙大楊旸Science：三維層流助力！鈣鈦礦結(jié)晶鑄就平方米級(jí)太陽能電池組件

主要內(nèi)容

浙江大學(xué)光電學(xué)院楊旸教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深入鉆研，發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下已取得突破性進(jìn)展，效率超過26%，且穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。然而，要實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的可規(guī)模化制造，仍面臨諸多難題。

目前，高效鈣鈦礦器件的制備高度依賴反溶劑淬火的旋涂工藝。該工藝借助層流氣流實(shí)現(xiàn)薄膜的均勻干燥，但這種方法在大面積電池組件的制備中并不適用。此外，像氮?dú)怙L(fēng)刀干燥這類替代方案，存在一維（1D）氣流的問題，會(huì)導(dǎo)致薄膜干燥不均勻，影響電池性能。真空閃蒸方法雖能提供二維（2D）氣流，但面對(duì)高沸點(diǎn)溶劑時(shí)，難以維持足夠的干燥時(shí)間，難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。這兩種技術(shù)都無法滿足商業(yè)應(yīng)用對(duì)大面積（>6500 平方厘米）電池組件的要求。而高真空下的干法沉積雖簡(jiǎn)化了薄膜形成過程，卻限制了添加劑的使用，進(jìn)而限制了電池效率和穩(wěn)定性的進(jìn)一步提升。

盡管鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)已取得顯著進(jìn)展，但對(duì)于高效、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能組件（PSMs）的大規(guī)模生產(chǎn)而言，在不犧牲溶劑或添加劑靈活性的前提下，實(shí)現(xiàn)大面積快速、均勻的結(jié)晶仍是亟待攻克的關(guān)鍵問題。

楊旸教授團(tuán)隊(duì)的研究表明，層流輔助干燥（LAD）技術(shù)能夠制備出兼具良好穩(wěn)定性和高效率的鈣鈦礦電池組件。團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)LAD結(jié)構(gòu)，對(duì)氣流速度和干燥時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，成功融合了旋涂工藝和真空閃蒸方法的優(yōu)勢(shì)。*終，團(tuán)隊(duì)制備出的**電池組件實(shí)現(xiàn)了全面積效率15%這一創(chuàng)紀(jì)錄的高水平，且在一年內(nèi)性能保持穩(wěn)定。

實(shí)地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)一步證實(shí)，鈣鈦礦太陽能組件（PSM）因具有較小的溫度系數(shù)，在亞熱帶地區(qū)能夠轉(zhuǎn)化為實(shí)際的經(jīng)濟(jì)收益。基于實(shí)地?cái)?shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)低溫度系數(shù)在亞熱帶氣候條件下可轉(zhuǎn)化為實(shí)際效益，在投入使用的**年，其性能比硅基電池組件高出29%。老化分析顯示，**年的降解率低于2%；結(jié)合加速紫外老化數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)估算出其T??壽命約為9年。這充分表明鈣鈦礦技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程正在加速推進(jìn)。這些成果為單結(jié)鈣鈦礦技術(shù)的商業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，拉開了序幕。

文獻(xiàn)信息：

3D laminar flow–assisted crystallization of perovskites for square meter–sized solar modules

Buyi Yan ， Wanlei Dai，Zheng Wang，Zhiming Zhong，Lei Zhang， Mingqiang Yu, Qianjin Zhou，Qianling Ma, Kangrong Yan，Lu Zhang, Yang (Michael) Yang，Jizhong Yao

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt5001

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