德國(guó)的科學(xué)家展示了一種用于大規(guī)模生產(chǎn)鈣鈦礦薄膜太陽能電池的縫模涂布工藝，其最高效率為20.83％。該小組使用添加劑并嘗試尋找最佳濃度，證明了對(duì)結(jié)晶過程的改進(jìn)控制-這對(duì)開發(fā)穩(wěn)定、可重復(fù)的過程至關(guān)重要。

狹縫模具涂布是一種最有希望的方法之一，其中“油墨”從矩形狹縫流到下方的移動(dòng)基板上，這種油墨已在其他行業(yè)得到證明，可以實(shí)現(xiàn)低成本，可重復(fù)生產(chǎn)的規(guī)模。鈣鈦礦研究人員一直在努力優(yōu)化以這種方式沉積的鈣鈦礦前體溶液，并在更大的面積上保持穩(wěn)定性和性能。

結(jié)晶

在涂覆材料時(shí)控制材料的結(jié)晶是生產(chǎn)高效太陽能電池的關(guān)鍵，這是德國(guó)HelmholtzZentrumBerlin（HZB）的科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)，他們致力于鈣鈦礦材料的制備，該材料適用于狹縫模頭涂覆?？茖W(xué)家解釋說：“優(yōu)化用于MHP[金屬鹵化物鈣鈦礦]沉積的縫模涂布的最重要方面之一是開發(fā)可再現(xiàn)的涂層工藝，在涂層工藝中選擇性誘導(dǎo)MHP結(jié)晶?！?/p>

該小組發(fā)現(xiàn)，在前體材料中添加“配位溶劑”可以使他們對(duì)該結(jié)晶過程進(jìn)行更多控制，并且添加適量的鉻可以改善所得薄膜的質(zhì)量。

添加劑二甲亞砜（DMSO）可以促進(jìn)鈣鈦礦晶體的生長(zhǎng)并提高質(zhì)量。盡管增加了很多，但其他過程開始產(chǎn)生負(fù)面影響。HZB科學(xué)家EvaUnger解釋說：“這就像調(diào)味湯一樣?！薄叭绻砑拥锰伲匀皇欠ξ兜?。如果添加過多，味道也不佳。因此，您只需要添加合適的數(shù)量即可使其達(dá)到最佳效果。”

在濃度為11.7摩爾百分比（mol％）的情況下，該小組能夠以20.83％的效率（穩(wěn)定在20.55％的效率）生產(chǎn)太陽能電池。這項(xiàng)工作在《先進(jìn)能源材料》中發(fā)表的論文《20.8％槽式涂布MAPbI3鈣鈦礦太陽能電池的最佳DMSO含量和2-ME基前體油墨的使用年限》中進(jìn)行了描述。

該小組還研究了墨水的使用壽命，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在此后根本無法產(chǎn)生高質(zhì)量的涂層。Unger解釋說：“到目前為止，這是一個(gè)鮮為人知的方面?！扁}鈦礦前體墨水的年齡會(huì)影響設(shè)備性能。這是在開發(fā)油墨和工藝時(shí)必須考慮的重要因素?！?/p>