研究团队开发量产钙钛矿太阳能电池的技术 可提高效率/降低成本

据外媒报道，一国际研究团队展示了以工业规模生产钙钛矿光伏材料的技术。该技术可降低成本，并提高量产钙钛矿太阳能电池的性能。

（图片来源：NCSU）

这项技术成本低、简单、节能，或将为制造钙钛矿太阳能电池铺平道路。钙钛矿能够有效吸收光，在太阳能电池领域很受欢迎。使用这种材料，可以制造出轻质、可弯曲的太阳能电池。这些电池可整合至一系列技术中，如建筑物或车辆的窗户。

该论文的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）材料科学与工程学教授Aram Amassian表示：“在实验室里，研究人员利用旋涂（Spin Coating）技术生产钙钛矿光伏材料，也就是在基板上形成一层钙钛矿薄膜，但仅限于小范围内。”

“研究人员谈论的是只有1或2平方厘米的基板样品。然而，当时人们认为，使用几十平方厘米的基板来扩大旋涂制造规模是不可能的。相反，大家选择了很多其他的方法。然而，通过其他方法生产的钙钛矿光伏的性能，不如使用旋涂技术制成的薄膜，还需要大量进行研发。”

该论文的共同通讯作者、洛桑联邦理工学院（École Polytechnique Fédérale de Lausanne）教授Michael Grätzel表示：“这项研究所要做的就是证明，通过制订共溶剂稀释策略，可以使用旋涂技术在更大的基板上生产钙钛矿型光伏。换句话说，可以扩大光伏产品的生产规模，并保留几乎所有利用旋涂技术生产的钙钛矿薄膜的优异性能。”

从以往来看，由于旋涂和钙钛矿的性质，人们认为不能以保持材料有效的方式，通过旋涂在工业规模基板上生产钙钛矿光伏。旋涂是将液体置于基板表面，然后旋转基板，这样液体材料就可以在表面上扩散。然而，当通过这种技术施加钙钛矿时，使钙钛矿保持液态的溶剂挥发得不够快。这会导致大部分钙钛矿从边缘上飞出去，这意味着大量的钙钛矿材料浪费掉了。这也会导致表面上的钙钛矿厚度不均，而且某些部位的钙钛矿干燥时间更长。从制造业的角度来看，这都是有问题的。

这篇论文的联合主要作者、洛桑联邦理工学院的Hong Zhang表示：“这项研究采取的方法是引入一种共溶剂，让液体钙钛矿非常迅速、均匀地扩散和干燥，从而解决了这一挑战。”

这项技术还能够显著减少废料，并减少制造钙钛矿太阳能光伏时产生的有毒副产物。

该论文的共同通讯作者、罗马托尔维加塔大学（University of Rome Tor Vergata）的教授Aldo Di Carlo表示：“许多行业已经在通过旋涂技术生产各种产品。这项工作表明，这些现有技术可以用来制造钙钛矿太阳能电池。这将真正加快生产和部署钙钛矿太阳能电池板和电池。”

在示范项目中，合作者已经使用这项新技术来生产几十厘米宽的模块，这些模块具有卓越的均匀性和性能。

Amassian表示：“本团队现专注于使用工序自动化和人工智能来构建这项工作，并进一步提高钙钛矿光伏的效率、稳定性和可持续性。研究人员希望与公共及私营部门合作，寻找实施这项工作的方法，并促进钙钛矿太阳能电池技术的发展。”

这篇论文发表在《自然通讯》杂志上，题为“通用共溶剂稀释策略使制造钙钛矿型光伏变得简单、经济高效”。