使用新制造技术在柔性太阳能电池中实现最高功率效率

导读 SNSO 4用作沉积为FPSC电子传输层的氧化锡(SNO 2 )的锡前体。一种新的CBD制造方法可以更好地控制SNO 2 的生长,提高太阳能电池的整体功

SNSO 4用作沉积为FPSC电子传输层的氧化锡(SNO 2 )的锡前体。一种新的CBD制造方法可以更好地控制SNO 2 的生长,提高太阳能电池的整体功率转换效率并增加柔性太阳能电池技术的实用性。

柔性太阳能电池在航空航天和柔性电子领域具有许多潜在应用,但较低的能量转换效率限制了其实际应用。一种新的制造方法提高了由钙钛矿制成的柔性太阳能电池的功率效率,钙钛矿是一类具有特定晶体结构的化合物,有助于将太阳能转化为电能。

目前的柔性钙钛矿太阳能电池(FPSC)的功率转换效率比刚性钙钛矿太阳能电池低,因为FPSC的钙钛矿薄膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的柔性基材具有柔软且不均匀的特性。 FPSC 的耐用性也低于使用玻璃作为基板的刚性太阳能电池。柔性太阳能电池基板中的孔隙允许水和氧气侵入钙钛矿材料,导致它们降解。

为了解决现有 FPSC 技术的这些问题,来自清华大学电力系统运行与控制国家重点实验室和中国北京国家纳米科学中心纳米科学卓越中心的材料科学家团队开发了一种新的 FPSC 技术。提高FPSC效率的制造技术,为更大规模地使用该技术铺平了道路。

该团队于3月22日在清华大学出版社出版的《iEnergy》上发表了他们的研究成果。

“提高 FPSC 的电力转换效率至关重要,原因如下:更高的效率……使 FPSC 与其他太阳能电池技术相比更具竞争力,降低每瓦发电成本……以及产生相同电量所需的资源,并增加清华大学电力系统运行与控制国家重点实验室副教授、该论文的资深作者 Chenyi Yi 表示:纸。

具体来说,该团队开发了一种新的化学浴沉积(CBD)方法,可以在柔性基板上沉积氧化锡(SnO 2),而不需要强酸,而许多柔性基板都对强酸敏感。这项新技术使研究人员能够更好地控制柔性基板上氧化锡的生长。氧化锡充当 FPSC 中的电子传输层,这对于功率转换效率至关重要。

“这种 CBD 方法与之前的研究不同,它使用 SnSO 4硫酸锡而不是 SnCl 2氯化锡作为沉积 SnO 2的锡前体,使得新方法......与酸敏感的柔性基材兼容,”Yi 说。

重要的是,新的制造方法还解决了 FPSC 的一些耐用性问题。 “由于钙钛矿中的 Pb 2+铅和SnO 2中的 SO 4 2-之间的强协调作用,基于 SnSO 4的 CBD后留下的残留 SO 4 2-硫酸盐另外有利于 PSC 的稳定性。因此,我们可以制造更高质量的 SnO 2来实现更高效、更稳定的 FPSC。”

该团队实现了 FPSC 最高功率转换效率 25.09% 的新基准,并获得了 24.90% 的认证。 SnSO 4基柔性太阳能电池的耐用性也得到了证明,在电池弯曲 10,000 次后,电池仍保持 90% 的功率转换效率。与基于SnCl 2的柔性太阳能电池相比,基于SnSO 4 的柔性太阳能电池还表现出改善的高温稳定性。

研究团队开发的新制造方法产生了可重复的结果,并允许制造商重复使用化学浴,提高了可扩展 FPSC 生产的实用性。 “最终目标是将这些高效FPSC从实验室规模过渡到工业生产,使该技术在各个领域得到广泛的商业应用,从可穿戴技术、便携式电子产品和航空航天电源到大规模可再生能源解决方案。”义。

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