擴展鈣鈦礦太陽能電池,科學家考慮 3 種可行方法

發佈日期: 2018 年 04 月 16 日 9:47 | 作者: | 分類: 產業資訊

鈣鈦礦太陽能電池在 10 年內刷新效率成長紀錄,現在技術也變得越來越穩定,美國能源部國家再生能源實驗室(NREL)研究人員認為,鈣鈦礦太陽能電池主要挑戰只差擴展性問題,如何大規模量產並將技術推向實驗室之外,他們仔細歸納了幾種潛在擴展沉積方法。

鈣鈦礦太陽能電池轉換效率的成長紀錄比任何太陽能電池技術都還要快,現在已經達到 22.7%,由於製程便宜許多,它們在實驗室中表現出相當大的商業化潛力,是下一代太陽能電池的尖端新秀。

但是,隨著研究人員增加電池模塊面積,鈣鈦礦太陽能電池的效率開始下降,下降因素很多,比如電池中化學物質不均勻塗層等。實驗室中最常用來製造鈣鈦礦太陽能電池的方法為旋塗法(spin coating),研究人員將化學物質沉積在基底上,鈣鈦礦材料會在化學結晶時形成。

但這種方法浪費了超過 90% 的化學品,即鈣鈦礦墨水,且旋塗法應用在小於 4 平方英吋面積的效果最好,沒有更簡單的方法可用於更大表面。

為此,NREL 研究人員提出另外 3 種潛在的可擴展沉積方法:刮刀塗層法(blade coating)、精密狹縫式塗佈法(Slot-die coating)、噴墨印刷法(Ink-jet printing)。

刮塗法以刀片將化學溶液推散在基底形成濕薄膜,該流程適用於卷對卷製造,柔性基材在固定刀片的下方滾軸上移動,類似報紙印刷方式,這種技術浪費的鈣鈦礦墨水比旋塗法還要少。

精密狹縫式塗佈法與其他技術相比還未得到充足研究,且目前效率低於刮塗法,但未來其再生性可能比刮塗法還要好,更適用於卷對卷生產。

噴墨印刷法則使用一個小噴嘴分散前導墨水,目前這技術已運用在小型太陽能電池,但是否適用批量生產,須取決於印刷速度。

幾項研究估計,鈣鈦礦太陽能電池可用比其他光伏技術還要低的成本發電(雖然這些數據目前只是假設),但從這些研究得出一個結論是,鈣鈦礦模塊投入最高成本將來自基底與電極材料,表明該領域還有一系列創新機會。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:美國能源部國家再生能源實驗室

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