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Roll-to-Roll的製造使鈣鈦礦太陽能電池成本降低效率提高

隨著能源需求的不斷增長,太陽能技術的不斷發展,尋找低成本高效率的太陽能電池一直是科學家們的追求。現在,一項革命性的新技術Roll-to-Roll制造,為太陽能電池領域帶來了巨大的突破。


這項新技術采用了一種貴金屬銀(Ag)和Spiro材料,但與傳統的蒸發沈積和有機溶液工藝不同,它采用了電極沈積方法,使得成本大幅下降,效率卻高達17.4%


新型太陽能電池的制造工藝分為兩個主要步驟:

圖片來源:online library wiley工藝順序(一)

工藝順序(一)

電極層制作,將銀糊(Ag paste)塗覆並烘乾,然後進行碳糊(Carbon paste)塗覆再烘乾,最後進行電極的沈積到鈣鈦礦太陽能電池前體層。

圖片來源:online library wiley工藝順序(二)

工藝順序(二)

制備傳輸層,首先使用Reverse-gravure塗覆工藝塗覆SnO2層,經過熱處理後,Slot-die塗覆工藝分別塗覆和Spiro-OMeTAD層,為了確保電池製作過程與性能,需要合適的滾壓力(兩滾輪之間的距離)和碳糊的適當厚度。在這項研究中,滾壓力以百分比的方式進行計算,具體公式為Pcomp = (h1 - h2)/ h1,其中h1是鈣鈦礦前體層和印刷電極層堆疊的總厚度,h2是壓延機中兩個滾輪的距離,對於銀的需求需要20微米,再者Carbon的厚度需在15到70微米之間。


Roll-to-Roll制造技術多方面的好處:

(1)柔性 R2R 制成的 PSC 具有創紀錄的高達 16.7% 的功率轉換效率 (PCE)

(2)控制柔性 PSC包含蒸發金電極 ,其 PCEs高達 17.4%

(3)避免於漿料中的溶劑遷移而可能造成的 PSC 性能損失。

(4)所有功能的無真空沈積層,層不包括 TCO

(5)沉積印刷電極(兩層)藉由導電漿料。

(6)研究表明,碳基太陽能電池在操作和機械穩定性方面表現出色,連續照明24小時後,效率損失微乎其微,經過3000次彎曲後,保持了超過90%的初始效率。


最後:

儘管新技術目前略低於傳統太陽能電池發展,不過巨大的成本優勢和出色的機械穩定使其成為未來太陽能的熱點。這一項突破將有望推動太陽能電池的更廣泛應用,為綠色能源做出更大貢獻。

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