作者:黄福志等 来源:《国家科学评论》 发布时间:2021/8/25 14:54:41
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程一兵教授团队综述大面积钙钛矿太阳能电池的印刷策略

可再生能源的开发与应用是驱动科技变革的重要动力,也是维系人类社会可持续发展的基本保障。太阳能作为地球上最丰富的可再生能源,其分布广,清洁度高,不断提升太阳能利用的技术水平、扩大太阳能的应用规模是解决全球气候变化的重要手段,也是实现全球碳中和的必经之路。在过去数十年中,晶硅太阳能电池发展迅速,效率不断提升,成本日趋降低,逐渐占据了全球主要光伏市场。然而,由于晶硅材料在制备过程中能耗高、污染大,极大程度上限制了晶硅光伏器件成本的进一步降低。因此,基于廉价、可低温制备材料体系开发新型太阳能电池技术对光伏产业的未来发展至关重要。

近年来,一种基于有机-无机杂化钙钛矿材料的太阳能电池在众多新兴光伏技术中脱颖而出,其卓越的光电转化效率使其得到了学术界和产业界的广泛关注。这种有机-无机杂化钙钛矿材料可通过溶液合成,并能采用多种印刷工艺制备成膜,在绿色大规模制造方面独具优势。因此,深入探索有机-无机杂化钙钛矿材料在不同印刷过程中的结晶行为,厘清钙钛矿前驱体油墨中组分、溶剂及添加剂与晶体缺陷、形貌之间的关系是大面积高效钙钛矿太阳能电池印刷制备的关键。

最近,《国家科学评论》(National Science Review,NSR)在线发表了武汉理工大学库治良副教授、鲁建峰教授和黄福志教授撰写的综述文章“Printing strategies for scaling-up perovskite solar cells”。

文章中,作者首先回顾了过去5年中成功应用在钙钛矿太阳能电池领域的各种印刷涂敷工艺。结合印刷机理与有机-无机钙钛矿材料特性,作者认为钙钛矿前驱体油墨是钙钛矿太阳能电池工业化制备技术的核心内容。因此在文章中,作者主要从印刷角度出发,着重讨论钙钛矿前驱体油墨配方及各类溶剂、添加剂对钙钛矿薄膜晶体质量的影响,并对制备过程中潜在的物理和化学机理进行了分析和总结。

此外,作者还讨论了印刷制备钙钛矿太阳能电池中包括空穴传输层(HTL)和电子传输层(ETL)在内的其他功能层的可行技术路径,并对卷对卷(R2R)制备钙钛矿太阳能组件的研究现状展开总结和讨论。最后,作者对钙钛矿太阳能组件的大规模生产过程中存在的挑战和问题进行了阐述,并展望其未来产业化前景。

可以预见的是,一旦钙钛矿太阳能电池实现工业化印刷制备,将会为光伏产业的技术变革注入新的活力;同时有望拓展清洁能源新疆域,重塑全球能源结构。(来源:科学网)

相关论文信息: https://doi.org/10.1093/nsr/nwab075

 
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