日本冲绳研发了微型过氧化物太阳能模块

2021-02-07 14:18

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导读：日本冲绳工业大学（OIST）的一个研究小组开发了一种基于大面积均匀致密的过氧化物薄膜的微型过氧化物太阳能模块，其厚度超过一微米。

5x5cm的装置是由日本的一个研究小组开发的。增加了过氧化物薄膜的厚度，以减少缺陷和针孔，这是通过在形成薄膜的铅碘溶液中加入氯化铵实现的。该装置能够以80％以上的效率工作1600小时。

日本冲绳研发微型过晶硅太阳能电池组件效率可达14.55%

科学家们制造了两个模块，尺寸分别为5x5cm2和10x10cm2，效率分别为14．55％和10．25％，据称这两个模块依靠的是具有高结晶度、大晶粒尺寸和小表面粗糙度的过氧化物层。

根据科学家们的说法，第一个装置能够以超过80％的这种效率工作1600小时，而较大的模块则能够在超过1100小时的时间里保持不明的高效率。

研究员Guoqing Tong说：“扩大规模是具有挑战性的，因为随着模块尺寸的增加，很难生产出均匀的过氧化物层，这些缺陷会变得更加明显。我们希望找到一种制造大型模块的方法，解决这些问题。”

在较大的过氧化物模块中，过氧化物薄膜往往会形成更多的缺陷和针孔，只有通过增加薄膜厚度才能解决这一问题。这是通过在形成过氧化物薄膜的过程中溶解高浓度的铅碘——这是一般用于过氧化物电池的前体材料之一，以提高其效率和稳定性。

日本学者解释说：“为了增加铅碘的溶解度，在溶液中加入了氯化铵（NH4Cl），这是一种极易溶于水的白色结晶盐。这也使得铅碘更均匀地溶解在有机溶剂中，从而形成了颗粒更大、缺陷更少的更均匀的过氧化物薄膜。后来，氨从过氧化物溶液中被去除，降低了过氧化物薄膜内的杂质水平。”

日本冲绳研发微型过晶硅太阳能电池组件效率可达14.55%

氯化铵是通过两步涂布过程涂布的，据说可以有效延缓过氧化物的结晶速度，从而使大面积的过氧化物层均匀紧凑、全覆盖。学者们现在正计划建造一个15x15cm2的模块，并在制造过程中测试基于蒸汽的方法。

在《先进能源材料》上发表的论文《Scalable Fabrication of ＞90 cm2 Perovskite Solar Modules with ＞1000 h Operational Stability Based on the Intermediate Phase Strategy》中对这两块微型电池板进行了描述。

在OIST之前进行的研究中，扫描隧道显微镜被用来观察过氧化物太阳能电池材料中结构缺陷的性质。已经提出了许多不同的方法来解决这个问题，包括通过精心管理的热和光暴露来“治愈”缺陷，使用钾溶液来限制这种缺陷引起的离子运动，以及在电池中插入额外的层。

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