独一无二:现象光伏钙钛矿创新技术

2024-06-07 11:26来源:gessey浏览数:237 

有机无机卤化物钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经突破26%,可商业化的组件光电转换效率也屡创新高。但作为最有希望成为未来主流的第三代薄膜光伏技术,钙钛矿光伏组件在量产制造过程中所面临的良品率及电池稳定性问题一直是行业内的痛点。尤其是对于目前行业在制造反式P-I-N型钙钛矿光伏组件几乎固定的工艺上(TCO/Sputtering NiOx/ PVK/ ETL/ Metal),让我们意识到,除了离子型钙钛矿活化层本身,各功能分子的膜层质量和多层结构是影响钙钛矿光伏电池稳定性及量产制造良品率的重要因素。

所谓“大道至简”,简化可再生能源技术制造过程对于降低商业化障碍至关重要。因此现象光伏从简化电池结构出发,对钙钛矿前驱体溶液进行了组分创新调控,同时直接在TCO导电玻璃(ITO或FTO)上沉积钙钛矿吸光层,完全抛弃了溅射空穴传输层(NiOx)的高难度工艺及对应的高昂成本,规避了埋底表面缺陷带来的润湿性问题,同时加快了工艺节拍,大大节省了设备占用空间和材料耗费,极大地优化了钙钛矿光伏电池的制备流程。现象光伏自主创制的钙钛矿前驱体溶液“Phenosolar#1”(组分可以有几百种的变化,超强的普适性:1.25~1.85ev带隙),能够在不需要任何提前预置的空穴传输层基础上,仅仅通过一步溶液涂布工艺,即可实现钙钛矿吸光层在TCO上的沉积并自动调整吸光层与导电玻璃界面处的能带弯曲,进而实现高效的空穴提取。

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通过此现象光伏钙钛矿创新技术,在极小面积(≤0.1cm²)和大面积模组上分别实现了25.9%、21%的光电转换效率。同时经过测试发现,在从钙钛矿光伏电池极小面积到大面积的放大过程中,效率衰减始终保持在低于3%的范围内,这得益于减少的空穴传输功能层带来的更低电学和光学损耗。

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不仅如此,基于此无预置空穴传输层的电池结构,再经过对剩余功能层和封装材料的进一步优化处理,钙钛矿光伏组件的稳定性也得到了极大改善,在高温85℃持续光照工作2000h和极端冷热连续冲击160圈的情况下,都能保持非常高的工作状态,电池性能仍能保持初始值95%以上。通过加速老化模拟试验获得的数据为完全替代NiOx及其它空穴传输层在工业制备组件中的必要预置提供了重要依据。同时通过对比溅射NiOx工艺的钙钛矿光伏组件生产工艺,单片钙钛矿光伏组件制造成本降低18%~20%,是钙钛矿光伏组件量产工艺的最佳技术路线。

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此外,现象光伏钙钛矿创新技术不仅仅局限于去掉P-I-N型钙钛矿电池预置空穴传输层,同时也在N-I-P型钙钛矿电池中首次抛弃对N型金属氧化物(SnO2、TiO2)电子传输层的使用,直接使用自主创制的“Phenosolar#2”钙钛矿前驱体溶液在TCO导电玻璃上沉积调控,通过类似的工艺处理方式最终获得了与使用SnO2类金属氧化物电子传输层相当的光电转换效率。经过不断论证与测试发现,采用此溶液调制配方制备单节钙钛矿光伏组件有着巨大优势,同时也可应用于钙钛矿/晶硅两端叠层电池的制备,其独特的保型沉积、接触复合改善功能使得两端叠层电池光电转换效率稳定在30%以上。

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凭借行业内独有的技术路线,现象光伏已获批多项发明专利,并顺利通过权威机构的第三方科技成果鉴定,相关技术研究论文亦已投稿至专业期刊。现象光伏矢志不渝地推进技术创新,始终保持理性与专注,针对性地解决钙钛矿光伏电池商业化所面临的问题。通过整合上下游产业链,运用务实的商业智慧,探索一条别具一格的钙钛矿光伏电池商业化道路。

诚邀各界有识之士与现象光伏携手,共同开启合作之旅,共创辉煌。


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