关注
已关注
已认证
粉丝量 0
400-860-5168转6033
仪器信息网认证电话，请放心拨打
挥发性油墨助力全印刷钙钛矿太阳能电池模块化制备：开辟规模化应用新路径
2024/07/03 17:27
阅读：12
分享：
方案摘要：
产品配置单：
光焱科技光致发光与发光量子产率测试系统LQ-100X-PL
型号： LQ-100X-PL
产地： 上海
品牌： 光焱科技
面议
参考报价
联系电话
方案详情：
钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其效率高、成本低、可制备成柔性器件等优势，近年来在光伏领域异军突起，成为下一代太阳能电池技术的重要候选者。然而，钙钛矿薄膜的制备工艺仍面临诸多挑战，特别是大面积器件的制备和模块化生产。传统方法通常需要使用反溶剂，这不仅会增加制备成本，还会影响器件的稳定性。因此，开发无需反溶剂的印刷技术，以及适用于大面积制备的钙钛矿油墨，是实现钙钛矿太阳能电池规模化应用的关键。
【全印刷钙钛矿太阳能电池：迈向规模化应用的桥梁】
全印刷钙钛矿太阳能电池技术，是指利用印刷技术制备所有的器件组件，如钙钛矿吸收层、电子传输层、空穴传输层和电极等。全印刷技术具有以下优势：
l 可扩展性: 可以实现大面积器件的快速制备，降低制造成本，更适合大规模生产。
l 柔性: 可以使用柔性基板，制备成柔性器件，拓宽了应用场景。
l 环境友好: 可以减少溶剂的使用，降低对环境的影响。
然而，全印刷钙钛矿太阳能电池也面临着以下挑战：
l 薄膜质量: 印刷过程中容易出现薄膜均匀性差、缺陷密度高等问题，影响器件性能。
l 材料兼容性: 需要开发与印刷工艺相兼容的材料，并且保证材料的稳定性和性能。
l 工艺控制: 需要精确控制印刷参数，以获得高质量的器件。
【挥发性油墨的优势与挑战】
挥发性油墨是指使用高挥发性溶剂配制的钙钛矿前驱体溶液。挥发性油墨在全印刷钙钛矿太阳能电池制备中具有以下优势：
l 快速成膜: 由于溶剂的快速挥发，可以快速形成薄膜，提高生产效率。
l 减少缺陷: 快速挥发可以减少溶剂的残留，从而降低缺陷密度。
l 降低成本: 高挥发性溶剂价格相对较低，有利于降低制造成本。
然而，挥发性油墨也面临着以下挑战：
l 材料稳定性: 高挥发性溶剂容易导致钙钛矿前驱体分解或发生化学反应，影响薄膜质量。
l 结晶控制: 快速挥发会影响钙钛矿薄膜的结晶过程，导致薄膜的晶粒尺寸和结晶度难以控制。
l 界面控制: 快速挥发会影响钙钛矿层与其他层之间的界面质量，影响电荷传输和器件性能。
【前驱体工程：提高全印刷钙钛矿太阳能电池效率的利器】
为了克服挥发性溶剂与钙钛矿前驱体之间配位能力差的问题，研究人员开发了前驱体工程策略，并成功应用于全印刷钙钛矿太阳能电池的制备。
l 单晶前驱体: 预先合成的单晶具有更高的结晶度和纯度，可以有效地减少杂质和缺陷，提高薄膜质量。
l 油墨纯化: 通过去除油墨中的胶体颗粒，可以抑制胶体诱导的异相成核，促进晶体生长，获得更大尺寸、更高结晶度的薄膜。
【全印刷钙钛矿太阳能电池模块化制备：未来发展方向】
采用前驱体工程策略制备的 Cs-FA 钙钛矿薄膜，其性能优异，在全印刷钙钛矿太阳能电池的制备中表现出巨大的优势。
高效稳定: 该团队使用该油墨制备的太阳能电池，其功率转换效率 (PCE) 达到了 19.3%，在 ISOS-L-2I 老化测试 (85 °C/1 Sun) 中，其 T80 (初始 PCE 的 80%) 为 1000 小时。
可扩展性: 该团队利用该油墨制备了碳电极小型太阳能模块，其稳定 PCE 达到 16.2%（平均 15.6%），是全印刷钙钛矿太阳能模块的最高记录，为实现规模化光伏技术迈出了关键的一步
【展望】
l 该研究为全印刷钙钛矿太阳能电池模块化制备提供了新的思路，采用前驱体工程策略，解决了挥发性油墨与钙钛矿前驱体之间配位能力差的问题，成功制备了高质量的 Cs-FA 钙钛矿薄膜，并实现了高性能全印刷钙钛矿太阳能电池模块的制备。
l 研究团队: 该研究由德国FAU i-MEET Prof. Dr. Christoph J. Brabec 教授团队与 FAU.Dr. Hans-Joachim Egelhaaf 合作完成。Prof. Dr. Christoph J. Brabec 教授是有机光伏领域专家，他领导的团队在钙钛矿太阳能电池研究领域取得了显着成果，在材料合成、器件制备、性能表征和理论模拟方面都做出了重要贡献。*
l 这项研究为钙钛矿太阳能电池的商业化应用奠定了重要基础，未来，研究人员将继续探索更优异的材料和工艺，实现更高效率、更稳定、更可扩展的全印刷钙钛矿太阳能电池，为绿色能源的发展做出更大的贡献。
参考文献
Precursor-Engineered Volatile Inks Enable Reliable Blade-Coating of Cesium–Formamidinium Perovskites Toward Fully Printed Solar Modules Adv. Sci. 2024, 2401783.
【本研究参数图】
Fig 2. f) 太阳能电池的 JV 曲线，均以 100 mV s-1 的速度反向扫描测量。g) 在 MPP 电压下电池的随时间变化的光电流和相应的 PCE。 h) 两种太阳能电池的 EQE 光谱和综合 JSC。老化试验在 85 ± 5 °C 的充氮箱中进行，由带紫外线滤光片的金属卤化物灯提供 1 个太阳当量的光照。当温度达到 85 ℃ 时，每个器件的 PCE 都归一化为相应的值。
Fig 3. e) 在气淬处理的第 6 秒、第 8 秒、第 12 秒、第 20 秒和第 30 秒时的 PL 光谱
Fig 4. i) 从绘图测量中提取的区域平均光响应。 j) 从粉末混合墨水和单晶墨水中提取的包晶薄膜的 X 射线衍射图样。） (001) 衍射峰的放大图像。
Fig 5. a) 印刷的珍珠岩微型太阳能模块的互连示意图。 c) PCE微型太阳能模块的 JV 曲线（反向扫描方向测量）和 MPP。d) 在 MPP 下测量的模块的光电流和稳定 PCE。 e) 从 12 个微型太阳能模块中测量的稳定 PCE 的统计数据。 f) 带有碳对电极的无真空全印刷太阳能模块的 PCE 与有效面积的关系汇总。
推荐设备：
LQ-100X_PL_ 光致发光及发光量子产率测试系统
以下几点优势，可应对材料测试面临的挑战：
l 以紧凑的设计，尺寸大小 502.4mm(L) x 322.5mm(W) x 352mm(H)，搭配4吋外径PTFE材质的积分球，并且整合NIST追溯的校准，让手套箱整合PL与PLQY成为可能。
l 利用先进的仪表控制程序，可以进行原位时间PL光谱解析，并且可产生2D与3D图表，说明使用者可以更快地表征材料在原位时间的变化。
l 系统光学设计可容易的做红外扩展，波长由700-1100nm， 可展延至1700nm。粉末、溶液、薄膜样品都可相容测试。
文献参考自 ADVANCED SCIENCE DIO:10.1002/advs.202401783
本文章为Enlitech光焱科技改写 用于科研学术分享 如有任何侵权 请来信告知
下载本篇解决方案：
更多
全纹理钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池与全聚合物太阳能电池改善制程提升效率
近年来， 钙钛矿太阳能电池（PSC）因其高效、 低成本、 易制备等特点， 成为下一代光伏技术。 为了推动钙钛矿太阳能电池的进一步发展， 来自中国香港的科研团队持续发力， 在国际顶尖期刊 Joule 上接连发表两篇重要研究成果。 这两篇研究展现了钙钛矿太阳能电池技术的未来潜力， 并为解决目前面临的挑战提供了新的思路。
能源/新能源
2024/07/22
自动设备加速平台搭载量子效率表徵设备精准操控工艺参数，常温常压下实现超23%
太阳能电池是实现可持续发展的重要途径， 但传统的硅基太阳能电池在效率提升方面面临挑战，难以充分利用全部光谱。 近年来，钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本和制备工艺简单等优点，备受关注。 但是， 钙钛矿材料的稳定性问题以及复杂的环境因素， 一直是阻碍其大规模应用的关键问题。 为了突破这些限制， 科研人员不断探索新的方法， 以提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。 然而，传统的制备方法通常依赖人工操作， 无法精确控制所有关键参数，导致重复性差、效率不稳定。 近期，德国埃尔朗根-纽伦堡大学材料科学系 Christoph J. Brabec 教授团队在Energy & Environmental Science 杂志发表了一篇突破性研究成果， 他们使用全新的 “自动设备加速平台" (DAP)， 精确地操控了钙钛矿太阳能电池制备的关键参数， 并在常温常压的环境下成功地将电池效率提升至23% 以上。
能源/新能源
2024/07/12
跨校合作使用量子效率量测发表钙钛矿太阳能电池大面积模块化生产
钙钛矿太阳能电池（PSC）凭借其高效率、低成本、易制备等优势， 成为近年来光伏领域具潜力的下一代光伏技术之一。 但目前， 钙钛矿太阳能电池的小尺寸器件已取得重大突破， 但在向大面积模块化生产发展过程中仍存在不少挑战。 制备大面积模块需要更长的时间， 这对薄膜的沉积和制备工艺提出了更高要求， 同时也对材料的稳定性和加工窗口提出了挑战。 近三年来，钙钛矿太阳能电池大面积模块化的研究进程主要集中在提高效率、稳定性和可制造性方面。 近日，由西安电子科技大学常晶晶教授，联合洛桑理工学院 Mohammad Khaja Nazeeruddin 教授团队和西北工业大学李祯教授团队在Energy & Environmental Science 杂志发表了突破性研究成果。 该团队通过巧妙地将 N-甲基-2-吡咯烷酮溶剂与冷却策略相结合， 在两步沉积法中获得了更稳定的基于 FA 的钙钛矿中间相， 从而实现了更长的退火窗口。
能源/新能源
2024/07/12
AM1.5G A+级太阳光模拟器及量子效率量测提升全聚合物太阳能电池效率
全聚合物太阳能电池(all-PSCs)凭借其出色的稳定性和机械耐用性，被认为是未来太阳能电池应用的重要方向。全聚合物太阳能电池主要由供体和受体两种有机聚合物材料组成，其基本结构包括以下： l 透明导电电极： 通常由氧化铟锡（ITO）制成，用于光的透射和电子的导电。 l 电子传输层： 提高电子从活性层向电极的传输效率。 l 活性层： 由供体和受体材料组成，是光生电荷的主要产生区域。供体材料吸收光子产生激子（电子-空穴对），激子在受体材料处分离成自由电子和空穴。 l 空穴传输层： 提高空穴从活性层向电极的传输效率。 l 金属电极： 通常由银或铝制成，用于收集和导出电荷。 近年来，全聚合物太阳能电池的研究发展迅速： l 材料发展: 随着非富勒烯受体材料的快速发展，APSCs的光/热稳定性和柔韧拉伸性能显着提高。 l 转换效率: 研究显示，聚合物太阳能电池的转换效率已突破10%，这使其成为一种有竞争力的替代传统硅基太阳能电池的技术。 l 机械灵活性: APSCs表现出优异的透明性、溶液加工性和机械灵活性，使其在柔性电源系统中有广泛应用前景。 然而，由于其效率长期落后于小分子受体基太阳能电池，限制了其进一步发展。如何有效平衡并提升开路电压(Voc)和短路电流密度(Jsc)成为全聚合物太阳能电池领域的一大难题。 近期，香港科技大学颜河教授团队在国际顶级期刊 Energy & Environmental Science 上发表了突破性研究成果， 成功开发了一种名为PYO-V的新型聚合物受体， 它可以通过调节分子结构， 实现更宽的光谱吸收和更高的能量级， 从而有效提升了全聚合物太阳能电池的性能， 并实现了高效的多功能光伏应用。 颜河教授是香港科技大学化学系教授，长期致力于有机光伏材料与器件方面的研究， 在国际著名期刊发表了200余篇高质量学术论文。 他的团队致力于突破现有全聚合物太阳能电池的技术瓶颈， 为下一代高效稳定的光伏器件的开发提供新的思路和方向。
能源/新能源
2024/07/12
仪器信息网APP
展位手机站