物理科技生物学-PHYICA

只用一张纸就能制造钙钛矿太阳能电池?一种新方法告诉你如何

技术工程 2022-03-13 21:57:46

Fabrication of perovskite solar cells with just a piece of paper? A new method tells you how图1。通过抗溶剂浸泡涂敷器(DASSA)方法沉积的示意图。a)聚酯/氧化铟锡/氧化锡衬底,边缘有两条平行的胶带段(衬底放在热板上);b)钙钛矿前体在聚酯/氧化铟锡/氧化锡基底上的铺展;c)将纸片涂布器浸泡在反溶剂中;d)将纸涂布器从基材的一侧拉到另一侧,覆盖钙钛矿前体溶液和胶带分离器;e)在纸上应用反溶剂的照片;f)将纸片涂布器浸泡在反溶剂中的照片和DASSA方法,其中将之前浸泡在反溶剂中的纸片在基材上拉伸,在涂布器的后缘形成棕色钙钛矿膜。学分:罗马托尔·维格塔大学Hybri d和有机太阳能中心(CHOSE)钙钛矿半导体太阳能电池是一种非常令人兴奋的光伏技术,具有与硅相似的效率,但通过液体墨水浇铸或印刷成薄膜。Tor Vergata大学和Zanjan大学的一个团队开发了一种新方法,使用一张简单的纸来沉积钙钛矿薄膜,而无需任何昂贵的设备。使用这种显著的c堆方法实现高性能的诀窍是将纸张涂布器浸泡在抗溶剂中,与干燥时相比,其效率几乎提高了一倍,在柔性塑料基材上达到11%。与其他软涂布器相比,纸具有合适的孔隙率和平滑度,可沉积高质量的钙钛矿薄膜。钙钛矿半导体太阳能电池是一种非常令人兴奋的光伏技术,因为它们与基于传统硅的太阳能电池具有相似的能量转换效率,但可以通过前驱体墨水浇铸成薄膜,从而在制造中提供好处。世界各地实验室的大多数钙钛矿薄膜都是通过旋涂沉积的,旋涂保证了对薄膜厚度和形貌的高度控制。然而,大部分墨水在沉积过程中被排出并被浪费。已经努力开发用于大面积沉积的涂层技术。通过旋涂制造的最有效的太阳能电池包括在旋涂过程中添加反溶剂滴(即,与钙钛矿前体油墨中使用的那些具有不同性质的液体),这改善了钙钛矿半导体膜的形态质量。然而,当采用大面积涂覆技术时,这种方法很难实施,其中干燥过程的精心设计包括加热器或气流来控制钙钛矿膜的形态。

来自意大利和伊朗的一个国际研究小组公布了一种全新的方法,该方法使用一张简单的纸来沉积perovsk ite薄膜,而无需旋转涂布机或其他大面积技术,如缝模涂布或刮刀涂布。他们的项目成果已经发表在细胞出版社的开放存取跨学科期刊《国际科学》上,强调了用这种方法实现高效太阳能电池所需的配方。

整个沉积过程的视频可以在以下链接中看到。信用:混合和有机太阳能中心(choice)“当我加入罗马的choice实验室实习时,我偶然注意到,在湿的钙钛矿前体薄膜上留下一张浸泡在溶剂中的清洁纸,它变成了棕色,变成了看起来相当有前途的钙钛矿半导体薄膜。我在罗马的导师,布朗教授,建议我在那里的时候根据这一发现开发一种涂层方法,”该作品的第一作者纳齐拉·扎拉比尼亚描述道。“我们尝试了不同的软涂布器:效果最好的是具有最有利的多孔性和平滑性的纸张,”她补充道。用这种通过抗溶剂浸泡涂敷器方法沉积制造的柔性电池的最高效率为11%。研究人员认为这是一个令人满意的效率,特别是对于塑料聚酯衬底上的柔性太阳能电池,并且利用了完全手动的程序。反溶剂法旋涂装置的相应效率为14.9 %,还有进一步改进的余地。在手稿中,作者提出了进一步优化的自动化程序。

Fabrication of perovskite solar cells with just a piece of paper? A new method tells you how图2。(左)太阳能电池的J-V曲线,其中钙钛矿层在标准测试条件下用由小纸片制成的抗溶剂浸泡涂布器(DASSA)沉积。(右)采用PET/ITO/SnO 2/钙钛矿/螺环/ Au结构的太阳能电池照片。信贷:混合和有机太阳能中心(CHOSE)“我们认为这种简单的方法将吸引所有那些在钙钛矿研究领域建立生产线的实验室,他们没有能力(为了钱或时间)购买昂贵的沉积设备(有点像二氧化钛薄膜的手动刀片涂层,在染料敏化太阳能电池的时代,二氧化钛薄膜被广泛用于进入该领域),因为它能够以令人难以置信的低成本沉积钙钛矿薄膜。开发自动印刷技术的团队也可能特别感兴趣,他们不是像往常一样在钙钛矿薄膜上,而是在涂布器上涂布反溶剂。此外,努力将这种方法扩展到全细胞制造的传输层也将是有趣的,”该工作的相应作者托马斯·布朗评论道。

Fabrication of perovskite solar cells with just a piece of paper? A new method tells you how图3。(上)方法示意图;(下图)太阳能电池在阳光照射下的J-V曲线(用浸泡在反溶剂t中的纸涂布器涂布钙钛矿膜的插图照片)。信用:混合和有机太阳能中心(CHOSE)研究人员表明,将用作涂布器的纸浸泡在抗溶剂中,与用一张干纸进行钙钛矿膜涂布的太阳能电池相比,太阳能电池的功率转换效率提高了82%。

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