一种新颖的方法形成钙钛矿太阳能电池中的选择性层

2019-10-13 17:45:11

立陶宛考纳斯工业大学(KTU)的化学家团队与德国Helmholtz Zentrum Berlin(HZB)科学院的物理学家一起为钙钛矿太阳能电池的选择性层形成提供了新颖的方法。由KTU化学家合成的分子将自身组装成单层,可以覆盖多种表面,并可以作为钙钛矿型太阳能电池中的空穴传输材料。在此过程中使用的材料越来越便宜。

基于钙钛矿的太阳能电池正快速发展到新兴的光伏领域,已经在效率上与世界各地的太阳能电池板中使用的成熟太阳能技术竞争。大规模生产这种新一代太阳能电池的重要一步是开发有效的选择性接触层,该层将与钙钛矿层在各种基板上的沉积相容。

旋涂和气相沉积是钙钛矿型太阳能电池中形成层的两种主要方法。旋涂涉及将液体溶液滴在旋转的表面上。在此过程中,大量的材料正在流失。汽相沉积需要高温和复杂的真空技术,此外,并非所有分子都适合蒸发。

KTU的化学家已经合成了一个分子,将其自身组装成一个单层,该分子可以均匀地覆盖任何氧化物表面-包括用于串联架构的硅太阳能电池的纹理化表面。

“它不是聚合物,而是较小的分子,由它们形成的单分子层非常薄。而且,通过将表面浸入溶液中形成单分子层的事实使该方法比现有方法便宜得多。而且,我们的化合物的合成过程比通常用于生产钙钛矿型太阳能电池的聚合物的合成过程短得多。” KTU化学技术学院的博士生ErnestasKasparavičius说道。

合成材料必须进行测试。史蒂夫·阿尔布雷希特(Steve Albrecht)博士领导的德国柏林HZB物理学家团队与KTU博士生Artiom Magomedov合作,成功地将这种新材料用作钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层。

“在考纳斯的实验室中,我们研究了利用自组织分子形成厚度为1-2 nm的电极层,均匀覆盖整个表面的过程。在柏林实习期间,我能够运用我们的材料并生产出首先只有单层厚选择接触的功能性太阳能元件,” KTU化学技术学院的年轻研究员Magomedov说。

发明背后的研究小组负责人兼Magomedov博士研究主管Vytautas Getautis教授强调了年轻科学家的意见:“通常是这样,经验丰富的研究人员会产生想法,而年轻人会付诸实践。 ,在这种情况下,年轻的研究人员既产生了这个想法,又在太阳能电池生产中实现了这一想法。”

使用自组装单层技术,不仅实现了极低的材料消耗,而且还实现了高效率-元件的功率转换效率接近18%,对于新技术而言异常高。而且,当自组装单层用作钙钛矿电池中的空穴传输层时,不需要添加剂来改善电池的性能。这可能会大大改善元素的使用寿命。在取得初步成功之后,KTU的科学家正在合成用于单层形成的新材料。HZB的最优化材料的首次测试已经使太阳能电池的效率提高了21%以上。

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