高效钙钛矿太阳能电池的通用方法
钙钛矿是 19 世纪初首次报道的一类材料，2009 年被“重新发现”，作为通过在太阳能电池中使用来发电的可能候选材料。从那时起，他们席卷了光伏 (PV) 研究界，以前所未有的速度创下了新的效率记录。这种改进是如此迅速，以至于到 2021 年，仅仅经过十年多的研究，它们已经实现了与传统硅器件相似的性能。使钙钛矿特别有前途的原因是它们的制造方式。在硅基设备很重并且需要高温进行制造的情况下，钙钛矿设备可以很轻，并且只需最少的能量投入即可形成。
随着钙钛矿光伏的性能飞速上升，留下了一些使商业上可行的技术所需的支持性发展。继续困扰钙钛矿开发的一个问题是设备的可重复性。虽然某些光伏设备可以达到所需的性能水平，但其他以完全相同的方式制造的光伏设备通常效率要低得多，这让研究界感到困惑和沮丧。
最近，来自 Yana Vaynzof 教授的新兴电子技术小组的研究人员发现，钙钛矿薄膜形成过程中发生的基本过程强烈影响光伏器件的可重复性。当从溶液中沉积钙钛矿层时，将抗溶剂滴到钙钛矿溶液上以触发其结晶。“我们发现钙钛矿暴露在反溶剂中的持续时间对最终设备的性能产生了巨大的影响，这个变量直到现在才在该领域被忽视。”Vaynzof 小组的博士后研究助理、该研究的第一作者 Alexander Taylor 博士说。“这与某些反溶剂可能至少部分溶解钙钛矿层的前体有关，从而改变其最终成分。此外，抗溶剂与钙钛矿溶液溶剂的混溶性会影响它们触发结晶的功效。”
这些结果表明，当研究人员制造他们的 PV 设备时，这个反溶剂步骤的差异可能导致观察到的性能不可重复。更进一步，作者测试了各种潜在的反溶剂，并表明通过控制这些现象，他们几乎可以从每个测试的候选者中获得最先进的性能。“通过确定影响钙钛矿活性层质量的关键反溶剂特性，我们还能够预测新反溶剂的最佳加工工艺，从而无需进行该领域常见的繁琐的试错优化。”补充说 Fabian Paulus 博士是 cfaed 混合材料运输组的负责人，也是该研究的贡献者。
“我们研究的另一个重要方面是，我们证明了反溶剂的最佳应用如何显着扩大钙钛矿光伏器件的可加工性窗口，”领导这项工作的 Vaynzof 教授指出。“我们的结果为钙钛矿研究界提供了将这种有前途的技术发展为商业产品所必需的宝贵见解。”
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新能源
2021-06-07
