阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)和弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)报告称，由于钙钛矿薄膜的两步混合蒸镀和刀片涂布工艺，制备出开路电压超过1.9 V的钙钛矿-硅叠层太阳能电池。
沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)和德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所 (Fraunhofer ISE)的研究人员制造了开路电压为1.9 V、功率转换效率为27.8%的钙钛矿-硅叠层太阳能电池，使用一种新的两步混合蒸镀和刀片涂布将钙钛矿应用于硅子电池之上。
该开发项目是Fraunhofer ISE和KAUST之间为期18 个月的合作成果之一。该研究的主要作者Er-Raji告诉 pv magazine：“这是将Fraunhofer ISE在混合蒸镀和湿化学方法方面的广泛专业知识与KAUST在通过刀片涂布扩大钙钛矿沉积规模方面的经验相结合的结晶。
用混合蒸发/旋涂 (l) 和混合蒸发/叶片涂层 (r) 制造的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的 STEM 图像 图片来源： Fraunhofer ISE
在EES Solar上发表的论文“Coating dynamics in two-step hybrid evaporated/blade-coated perovskites for scalable fully-textured perovskite/silicon tandem solar cells,”中，研究团队概述了一种基于混合蒸镀和旋涂的实验室方法，以及一种新的两步混合蒸镀和刀片涂布方法，用于薄膜、单结和钙钛矿-硅叠层太阳能电池，报告了实验结果和理论考虑。 包括对刀片涂布过程中涉及的流体机制影响的分析。
研究人员说：“将实验结果与弯月面形成的理论考虑相结合，我们全面分析了刀片涂布过程中涉及的流体机制的影响，发现钙钛矿薄膜的最终特性可以通过两个主要特性来控制：湿膜厚度和溶剂的蒸发速率。
弗劳恩霍夫ISE钙钛矿材料和界面小组负责人Juliane Borchert在一份声明中表示，研究人员最终可以将关于刀片涂布过程中动力学的学习转移到更具可扩展性的狭缝模涂工艺中。
Er-Raji说：“这项工作的一个关键新颖之处在于确定了刀片速度和钙钛矿转化率之间的直接相关性—这是混合方法中的一个关键参数，用于量化蒸发的无机材料向钙钛矿光活性相的转化。
“我们的观察表明，当包衣速度低于溶剂蒸发速率时，快速溶剂蒸发会影响转化过程。相反，在Landau-Levich制度中，湿膜的保存允许有机前体完全渗透到无机支架中，确保完全转化，“他补充道。Landau-Levich方程广泛用于太阳能研究，以预测通过浸涂沉积在基材上的湿层的厚度。
据Er-Raji称，该研究团队表示，它还能够将结晶添加剂的使用转移到混合蒸镀和刀片涂布工艺中，以增强之前展示的晶粒尺寸，而无需调整浓度或退火配方。据报道，该工艺使“溶液体积比混合蒸镀和旋涂方法中使用的溶液体积低八倍”。
“最后，我们在硅底电池上使用可扩展的钙钛矿薄膜制造，并带有行业相关的纹理，对叠层太阳能电池进行了首次户外稳定性测试。为期一个月的运行稳定性评估表明，需要更稳健的钙钛矿体质量，我们的目标是在未来的研究中通过成分工程来改善这一点，“Er-Raji 说。
展望未来的研究，Er-raj 说：“现在我们已经对涂层动力学有了更深入的了解，我们将利用这些见解来改进钙钛矿成分，旨在提高我们设备的运行稳定性。计划进一步研究界面钝化，以最大限度地减少缺陷诱导的非辐射复合并扩展稳定性，以及可扩展的湿化学方法、喷墨打印和喷涂工艺。
研究团队还包括来自弗莱堡大学(University of Freiburg)的研究人员。
