賀! 林唯芳教授研究團隊發展出高效率大面積鈣鈦礦太陽能電池可產業化材料及製作技術

 發表在 2020年7月26日的 Advanced Energy Materials期刊內 :

 

臺灣大學材料系林唯芳教授及明志科技大學材料系黃裕清助理教授所組成的研究團隊,最近發展出可在一般空氣環境下大量製作的高效率大面積鈣鈦礦太陽能電池,促使本技術的產業化大躍進。鈣鈦礦太陽能電池是近幾年崛起的新世代高效率太陽能電池,其可以使用溶液製程,具有成品低廉,讓太陽能電池普及化的潛力。但目前高效率的電池卻是使用含有毒的溶劑的材料並以旋轉塗布的方式在密閉乾燥鈍氣的環境下以多步驟製作,成本高且無法量產。本團隊採取環境友善的材料配合不同的環保溶劑製作出的配方,以傳統大面積狹縫式塗布法在一般大氣室溫的環境中將材料溶液塗布成濕膜,再配合快速紅外光一步驟乾燥長晶成均勻的薄膜(1a) 。太陽能電池所需的四層薄膜,每層分次在彼此之間不會互相作用下,都可以少於1分鐘的時間,自動化製程一步驟快速完成,而一般的製程塗布、乾燥與長晶是分開,每層薄膜皆須分鐘至小時的時間才可以完成,較不易自動化。適當的選擇符合環保性、功能性且成膜性佳的材料及溶劑是形成高品質大面積薄膜的關鍵技術。

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1. (a) 狹縫式塗布法搭配快速紅外光製備鈣鈦礦薄膜示意圖 (b) 12公分×12公分均勻大面積鈣鈦礦薄膜的照片(透過日光燈拍攝) (c) 全狹縫式塗布法製備之鈣鈦礦太陽能電池電流-電壓曲線圖其彼此之期間

 

結果表明,以此新穎製程搭配鈣鈦礦前驅物溶液特殊配方,能在18秒內塗布12公分×12公分之均勻大面積鈣鈦礦薄膜(1b),此膜製成的太陽能電池,最高效率可達14.30%。除此之外,他們也以此技術展示了全狹縫塗布法製備之鈣鈦礦太陽能電池(除上下方電極外之所有膜層),其最高效率約為11%(1c)。他們相信在這項研究工作中所開發之大面積量產材料及製程技術,不僅有助於鈣鈦礦太陽能電池朝商業化應用大步邁進,並為大面積量產材料及製程技術開拓了新的思維。相關結果發表在Advanced Energy MaterialsDOI:10.1002/aenm.202001567)上。

本文章出處 (materialsviewschina.com)