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浙江大学光电学院杨旸教授带领团队深入钻研,发现钙钛矿太阳能电池(PSCs)在实验室规模下已取得突破性进展,效率超过26%,且稳定性显著增强。然而,要实现钙钛矿太阳能电池的可规模化制造,仍面临诸多难题。
目前,高效钙钛矿器件的制备高度依赖反溶剂淬火的旋涂工艺。该工艺借助层流气流实现薄膜的均匀干燥,但这种方法在大面积电池组件的制备中并不适用。此外,像氮气风刀干燥这类替代方案,存在一维(1D)气流的问题,会导致薄膜干燥不均匀,影响电池性能。真空闪蒸方法虽能提供二维(2D)气流,但面对高沸点溶剂时,难以维持足够的干燥时间,难以满足大规模生产的需求。这两种技术都无法满足商业应用对大面积(>6500平方厘米)电池组件的要求。而高真空下的干法沉积虽简化了薄膜形成过程,却限制了添加剂的使用,进而限制了电池效率和稳定性的进一步提升。
尽管钙钛矿太阳能电池技术已取得显著进展,但对于高效、稳定的钙钛矿太阳能组件(PSMs)的大规模生产而言,在不牺牲溶剂或添加剂灵活性的前提下,实现大面积快速、均匀的结晶仍是亟待攻克的关键问题。
杨旸教授团队的研究表明,层流辅助干燥(LAD)技术能够制备出兼具良好稳定性和高效率的钙钛矿电池组件。团队精心设计LAD结构,对气流速度和干燥时长进行精准调控,成功融合了旋涂工艺和真空闪蒸方法的优势。最终,团队制备出的最佳电池组件实现了全面积效率15%这一创纪录的高水平,且在一年内性能保持稳定。
实地数据进一步证实,钙钛矿太阳能组件(PSM)因具有较小的温度系数,在亚热带地区能够转化为实际的经济收益。基于实地数据,团队发现低温度系数在亚热带气候条件下可转化为实际效益,在投入使用的第一年,其性能比硅基电池组件高出29%。老化分析显示,第一年的降解率低于2%;结合加速紫外老化数据,团队估算出其T₉₀寿命约为9年。这充分表明钙钛矿技术的商业化进程正在加速推进。这些成果为单结钙钛矿技术的商业化奠定了坚实基础,拉开了序幕。
文献信息:
3Dlaminarflow–assistedcrystallizationofperovskitesforsquaremeter–sizedsolarmodules
BuyiYan,WanleiDai,ZhengWang,ZhimingZhong,LeiZhang,MingqiangYu,QianjinZhou,QianlingMa,KangrongYan,LuZhang,Yang(Michael)Yang,JizhongYao
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt5001
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