电子信息学院硕士生涂艺博、叶静川在国际Top期刊《Journal of alloys and compounds》上发表钙钛矿电池文章

发布者:刘妃发布时间:2023-02-10浏览次数:438

我国在“十四五”规划正式实施“碳达峰,碳中和”国家重大战略目标。到2060,我国光伏发电量占全国发电总量预计将从目前占比3.5%增至51%蕴含着庞大的市场机遇。作为第三代光伏电池,钙钛矿电池是商业化前景比晶硅电池更具性价比的电池候选有望取代晶硅电池或与晶硅电池共享市场份额。当前,面向商业化大面积高效稳定钙钛矿电池制备是该领域面临的核心技术挑战。近日,杭州电子科技大学电子学院&碳中和新能源研究院严文生教授团队,在国际Top期刊Journal of alloys and compounds(影响因子6.371发表关于大面积钙钛矿电池制备的综述文章。其内容主要回顾了采用狭缝涂布工艺如何制备大面积的钙钛矿太阳能电池模组,并对现存的关键问题给出建议和展望。相关研究成果发表是以杭州电子科技大学为第一单位,题目为《Slot-die coating fabrication of perovskite solar cells toward commercialization论文共同第一作者为硕士生涂艺博、叶静川为严文生教授的研究生。他们也是杭电碳中和新能源研究院logo设计者。


   对于钙钛矿电池,目前大部分科学研究依然停留在小面积电池的方向上,大面积模组的制备则对工艺提出了更高的要求。要想真正的通往产业化,采用旋涂工艺制备大面积电池则遇到了瓶颈,狭缝涂布工艺作为一种精确控制材料用量,成膜均匀的涂布方式为我们提供了新的思路,其具体原理如图1所示。

1.狭缝涂布工艺原理图


由于薄膜大面积的成核结晶更加难以控制,通常要用额外其外部的干燥方式使其快速成核,从而避免针孔的出现。常用的方式包括加热、吹气、反溶剂等等。如图2所示。

2.外部干燥方式示意图


    此外,钙钛矿的油墨也是及其重要的一环,包括前驱体的选择(组分的优化)、溶剂的选择(粘度,沸点,毒性),添加剂的调控结晶,中间相的抑制成核,促进α相的形成。当然除了吸光层,器件的传输层也起到了不可忽视的作用,在减少界面缺陷的同时,能优化各层之间的能级排列,以及减少钙钛矿层与界面的反应,是实现高效稳定器件的重要途径。3展示的是电池界面优化及性能测量。

3.电池界面工程化