中国科学家展示了一种“修复”钙钛矿薄膜缺陷的工艺,方法是在通过溶剂工艺形成薄膜后使用氨处理。使用这些薄膜制成的小型太阳能电池的最大效率为 23.21%,而具有 14 平方厘米有效表面积的微型模块则达到了 20.61%。
通过氨处理,科学家们能够“治愈”钙钛矿太阳能电池材料中的缺陷。上图显示了“治愈”的状态,与没有“治愈”的其他状态做对比。
虽然钙钛矿太阳能电池在商业化生产的道路上看起来很顺利,但仍有大量不同的材料和方法可以提高其性能和长期稳定性——这些特性中的任何一个都远未达到极限。
早期对钙钛矿太阳能电池的大部分研究都集中在一种称为甲基铵的材料上,它是钙钛矿层的一种元素,迄今为止制造的性能最好的太阳能电池都是基于此。然而,今天,一些科学家相信,用不同的材料甲脒(Fa) 代替它,可以在高效率和强稳定性之间提供更好的平衡。
提高钙钛矿太阳能电池性能的一种方法是在薄膜形成后增加一个“修复”阶段,以帮助消除在形成过程中留在结构中的缺陷。使用甲胺气体的方法已显示出对基于甲铵的薄膜的前景,但不适用于使用 Fa 的人。考虑到这一点,由中国青岛生物能源与生物过程技术研究所领导的一组科学家着手更好地了解 Fa 膜形成过程中的工作反应,并寻找合适的愈合过程来改进它。
观察反应,他们能够计算出氨可能具有所需的治疗效果,并着手测试这一理论。青岛科学家王晓解释说,我们已经证明,含甲脒的钙钛矿的降解是由甲脒阳离子和脂肪胺之间的反应产生氨引起的。
科学家们制作了具有额外愈合过程的薄膜——指出需要将温度降低至 -15 摄氏度以优化愈合,并使用这些薄膜制造钙钛矿太阳能电池。其中最好的电池实现了23.21%的转换效率,22.22%的效率获得了中国科学院的认证。
该愈合方法在最近发表在《自然通讯》上的“用于甲脒基钙钛矿薄膜后愈合的氨”中进行了全面描述。该小组进一步确信其愈合过程可以应用于大规模生产而不会中断其他阶段,并且还展示了一种表面积为 14 平方厘米的钙钛矿微型模块,其转换效率为 20.61%。
该集团表示,现在将专注于将这一过程整合到设计合理的设备中,这些设备可以整合到工厂和生产线中。
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