11月12日上午,中国平煤神马集团年产2MW印刷式碳基钙钛矿电池中试产线启动仪式在深圳举行。平煤神马集团有关部门、单位负责人参加仪式。据了解,该项目由集团与深圳市惠能材料科技研发中心共同持股的深圳羲和光能有限公司负责实施,是集团深耕新能源赛道、推动产业转型升级的关键项目。项目旨在建设一条国际领先的全印刷碳基钙钛矿太阳能组件中试研发线,为实验室技术迈向产业化应用进行技术开发与储备。
钙钛矿太阳能组件的运行稳定性低于小尺寸器件,这对推动其实际应用构成了关键挑战。我们展示了活性面积约50cm的全印刷碳电极PSMs,PCE达到20.41%。此外,钙钛矿中的卤素存在可能导致贵金属电极在运行过程中被电离,加速器件的降解。传统的基于溶液的后处理通常会引入可能损害钙钛矿并阻碍大规模生产的溶剂。我们展示了一种可扩展的蒸汽后处理策略,使高度稳定且高效的全印刷C-PSMs成为可能。
近日,北京大学深圳研究生院新材料学院杨世和教授团队联合北京航空航天大学、北京理工大学等单位的研究人员提出了一种可扩展的气相后处理策略,实现了对大面积钙钛矿薄膜均匀有效的钝化,显著提升了全印刷碳基模组的光电转换效率与长期稳定性。该研究成果已被NaturePhotonics期刊接收发表。总之,气相处理有效实现了对大面积钙钛矿薄膜表面缺陷的均匀钝化,抑制了非辐射复合,加快了电荷提取,进而显著提高了电池模组效率。
钙钛矿太阳能模块的运行稳定性通常低于小尺寸器件,这是其走向实际应用的关键挑战。可印刷碳电极具备高稳定性和低成本优势,是解决全印刷钙钛矿模块稳定性问题的理想策略。然而,碳电极模块的光电转换效率仍落后于金属电极器件。我们制备了活性面积约50cm的全印刷碳电极钙钛矿模块,实现了20.41%的效率。我们相信该处理策略将推动碳电极钙钛矿模块向商业化规模化发展。
得益于卤化物钙钛矿可简单湿法加工的特性,近年来,钙钛矿太阳能电池以其惊人的发展速度和巨大的应用潜力吸引了全球科学家的目光。其中,一种由三层介孔膜结构组成、被称为“可印刷介观钙钛矿太阳能电池”的独特技术尤为引人注目。尽管p-MPSCs在成本和制备工艺上具有明显优势,但其性能与传统结构的薄膜型钙钛矿电池仍然有一定差距。为了证实这一过程,本工作进行了多方位表征。结果表明后处理技术重构了钙钛矿晶界,减少了能量无序区。
论文总览为了解决柔性钙钛矿太阳能电池在印刷制造过程中钙钛矿胶体粒子沉积不均匀的关键难题,南昌大学陈义旺、胡笑添团队联合上交颜徐州等人提出了一种基于机械互锁网络的创新策略。该策略实现了小面积器件26.22%和大面积模块19.44%的创纪录效率,并在机械柔性与长期稳定性方面表现优异,为柔性钙钛矿光伏产业化提供了关键技术支撑。
柔性钙钛矿太阳能电池可实现高效弯曲能量转换,推动下一代可穿戴设备发展。然而,从实验室规模原型向工业规模组件的转变,受限于印刷过程中钙钛矿胶体颗粒的不均匀沉积,导致功率转换效率下降。高效率与大面积兼容:实现小面积器件26.22%和大面积组件19.44%的认证效率,突破柔性钙钛矿光伏的尺寸限制。
纯晶体学取向、精确定位和高质量的钙钛矿单晶阵列确保了低阈值、定向发射激光的实现。此外,基于亚波长纳米结构单晶阵列,我们还展示了高性能偏振光探测器。这项开创性工作为钙钛矿单晶功能光电器件的晶圆级集成提供了新策略与新机遇。
在采用介观TiO/ZrO/碳结构优化大规模制备的可印刷碳基钙钛矿太阳能电池中,滴铸成膜和无空穴传输层的特性导致钙钛矿结晶不理想,限制了其光电转换效率,并阻碍了有效的电荷传输和提取。最终p-MPSC实现了20.8%的PCE和1.067V的开路电压,这是迄今有机-无机杂化p-MPSCs报道的最高VOC。创纪录的高开路电压与效率:实现p-MPSC器件20.8%的PCE和1.067V,为有机-无机杂化碳基钙钛矿电池的最高开路电压,同时大面积组件效率达17.1%。
通过优化油墨配方和印刷参数,实现均匀、高质量的SnO2这些层被成功打印出来,并用作在空气环境条件下制造的FAMACs三阳离子钙钛矿太阳能电池的电子传输层。这种方法展示了DMD打印在扩大钙钛矿太阳能电池等薄膜光伏技术方面的潜力。