幾年來，鈣鈦礦太陽能電池似乎已經(jīng)處于大規(guī)模生產(chǎn)的邊緣。研究人員正在測(cè)試各種不同的路線，以便在工業(yè)環(huán)境中重現(xiàn)小規(guī)模實(shí)驗(yàn)室測(cè)試時(shí)所表現(xiàn)的令人驚艷的結(jié)果，這將需要擺脫研究中使用的旋涂工藝。

槽模涂布，即“墨水"從一個(gè)矩形槽中流到下面的移動(dòng)基板上，是最有前途的方法之一，該方法已在其他行業(yè)得到驗(yàn)證，可以實(shí)現(xiàn)低成本、大規(guī)模的可重復(fù)生產(chǎn)。而鈣鈦礦研究人員一直在努力優(yōu)化過氧化物前體溶液，使其能以這種方式沉積，并在更大面積上保持穩(wěn)定性和性能。

結(jié)晶

控制材料在涂覆過程中的結(jié)晶是生產(chǎn)高效太陽能電池的關(guān)鍵，這也是德國柏林赫爾姆霍茲中心（HZB）的科學(xué)家們研究適合槽模涂覆的過氧化物材料的重點(diǎn)?！皟?yōu)化MHP（金屬鹵化物過氧化物）沉積的槽模涂層最重要的方面之一是開發(fā)可重復(fù)的涂層工藝，在涂層過程中選擇性地誘導(dǎo)MHP結(jié)晶。”科學(xué)家解釋說。

該研究小組發(fā)現(xiàn)，在前驅(qū)體材料中加入“協(xié)調(diào)溶劑”，可以使他們對(duì)這一結(jié)晶過程進(jìn)行額外的控制，而加入恰到好處的量可以提高所生成薄膜的質(zhì)量。

添加劑二甲基亞砜(DMSO)被證明可以促進(jìn)過氧化物晶體的生長并提高質(zhì)量。不過加多了，其他過程就會(huì)開始產(chǎn)生負(fù)面影響。HZB科學(xué)家EvaUnger解釋道：“這就好比調(diào)味湯，如果你添加的太少，它仍然很平淡。如果你加的太多，它也不會(huì)好吃。所以，你需要添加恰到好處的量，才能讓它變得最好?！?/p>

在濃度為11.7摩爾%（mol%）時(shí)，該小組能夠生產(chǎn)出效率為20.83%（穩(wěn)定在20.55%）的太陽能電池。這項(xiàng)工作在發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》上的論文《20.8%Slot-DieCoatedMAPbI3PerovskiteSolarCellsbyOptimalDMSO-ContentandAgeof2-MEBasedPrecursorInks》中進(jìn)行了描述。

該小組還研究了他們的油墨能持續(xù)多久，發(fā)現(xiàn)11.7mol%的溶液在儲(chǔ)存18天后仍能產(chǎn)生19.5%的高效電池，而更高濃度的DMSO在這個(gè)時(shí)間后根本無法產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的涂層。這是一個(gè)迄今為止很少受到關(guān)注的方面，Unger解釋說，過氧化物前體油墨的存放時(shí)間會(huì)影響器件性能，這是開發(fā)油墨和工藝時(shí)必須考慮的一個(gè)重要因素。