据报道,日本住友重工业公司(SHI)开发出一种在钙钛矿太阳能电池内部制造关键层的新方法,声称该工艺可实现低温大规模生产,同时最大程度减少基板损坏。

这一关键层为电子传输层(ETL),它如同钙钛矿中产生的电子传输到电极的“高速公路”。SHI采用的方法叫反应等离子体沉积(RPD),是物理气相沉积(PVD)的一种形式。SHI在新闻稿中解释,传统形成方法虽具成本效益且适合大规模生产,但通常涉及高能粒子和高温环境,与钙钛矿材料不兼容,因此制造商正积极探索化学薄膜沉积方法。
目前,钙钛矿技术前景广阔但存在诸多缺陷。传统电子传输层制备方法,无论是化学方法还是高能方法,都需要高温、刺激性颗粒或有毒气体,可能损坏钙钛矿材料,增加成本或带来安全风险。而SHI的新方法能在低温下沉积超薄二氧化锡(SnO₂)电子传输层,防止钙钛矿受损。二氧化锡是一种低成本、以优异导电性闻名的金属氧化物,在各种技术中用作半导体,采用PVD沉积工艺,使用无害气体,更安全环保,速度比现有方法快200倍,成本仅为当前ETL制造成本的0.5%左右。
SHI在全球率先证明其PVD技术能够生产出符合ETL所需绝缘性能的SnO₂薄膜。与目前其他制造商正在开发的化学薄膜沉积方法相比,这项突破性技术在量产和性价比方面均有显著提升。SHI指出,将这种薄膜沉积技术应用于钙钛矿太阳能电池大规模生产,目标是加速其应用,为实现碳中和社会做贡献。
尽管新技术前景光明,但SHI承认,由于材料成本高以及使用易燃或有毒前体气体,生产仍具挑战性,扩大生产难度较大。不过,SHI介绍,其方法与其他太阳能电池层兼容,可与透明氧化铟锡(ITO)电极一起连续进行,电池也易于量产,使钙钛矿技术更接近商业化推广。
这一发展与日本经济产业省(METI)目标一致,即到2040年实现20吉瓦钙钛矿太阳能容量。为此,日本正推广钙钛矿在城市中的应用,如在建筑物上安装轻质、柔性面板。例如,2025年,日本通过城市试点项目、柔性模块测试以及创纪录的26.5%效率的钙钛矿 - 硅串联电池推进了钙钛矿太阳能的发展,展示了其在耐用性、可扩展性和高性能方面的潜力。














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