借助简单且可定制的纳米粒子墨水,下一代钙钛矿太阳能电池可能能够大规模印刷并占领商业光伏市场。
这种基于氧化锡的墨水是利用微波技术在一个关键步骤中在低温下生产的,无需进一步纯化。之后,它被用于太阳能电池中,以帮助电子的选择性运动,这是产生能量的关键阶段。
在使用这种技术创建的原型设备中可以看到 18% 的功率转换效率,这是在低温下处理的平面结构钙钛矿太阳能电池的最高效率之一。
这种墨水可用于制造多种类型的钙钛矿太阳能电池,包括玻璃太阳能电池和在塑料上印刷的太阳能电池,这两者都可以以低成本和大批量生产。这种称为卷对卷涂层的过程与报纸的印刷方式相当。
可以将油墨产品内的每个颗粒的平均尺寸调整为保持在5和10nm的范围之间。换个角度来看,假设人类的指甲每秒长一纳米,而一张纸的厚度为 100,000 纳米。
与成熟的硅等效物相比,钙钛矿太阳能电池更灵活,制造所需的能源更少,而且它们已经挑战了它们的效率。
由于长期耐用性和一些生产障碍的问题,这些有趣的材料尚未取代硅。
然而,使用他们的氧化锡纳米粒子墨水,来自ARC 激子科学卓越中心和澳大利亚国家科学机构 CSIRO 的科学家们可能已经找到了解决其中一些问题的方法。
该研究的结果发表在《材料化学》杂志上,可在线访问,得到了澳大利亚可再生能源署 (ARENA) 的支持。
由于适应性太阳能电池基板的直接高温处理会导致劣化并降低印刷钙钛矿太阳能电池的经济潜力,因此使用微波生产纳米颗粒墨水至关重要。
其他氧化锡的合成方法需要高压、高沸点温度,有时还需要许多加工阶段,使其无法以可承受的成本在工业和商业规模上生产。
通过使用金属氧化物而不是有机成分,最终钙钛矿太阳能电池器件的寿命进一步增加,有机成分会受到空气和水分的不利影响。
氧化锡是多种太阳能电池和其他光电应用的理想选择,因为它具有宽带隙,比等效的有机成分更坚固,并促进有效的电子传输。
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