英国研究团队在太阳能领域取得了重要进展,他们基于英国太阳能光伏制造商Power Roll的新技术,成功研发出高效的无铟钙钛矿太阳能微模块设备。这一创新设备不仅提升了电力转换效率至12.8%。

据Power Roll的作者Nathan Hill介绍,自2019年他们上次发表论文以来,团队在提高这些组件的性能方面取得了显著进展。从最初的基于16个1.6μm宽的V形微槽、效率为2.63%的串联钙钛矿光伏装置,到如今采用无铟钙钛矿太阳能微模块技术,电力转换效率有了大幅提升。Hill强调:“据我们所知,这是钙钛矿光伏器件中此类结构所实现的最高效率。”
这项新技术采用了狭缝模头涂层技术,将钙钛矿材料涂覆在柔性、轻质的PET基底上,基底上压印有微小的通道或微凹槽,宽度小于2微米。这些凹槽依次串联起来,形成了高效的无铟钙钛矿太阳能微模块或级联结构。在与谢菲尔德大学合作的最新研究中,研究团队采用了紫外线固化丙烯酸,以及多层钛/氧化锡(IV)巴克敏斯特富勒烯制成的n型触点和基于镍/氧化镍(II)的p型触点,进一步优化了无铟钙钛矿太阳能微模块的性能。
值得注意的是,这次的无铟钙钛矿太阳能微模块器件具有1.5μm宽的U形凹槽,其中362个是串联的。经过7分钟的测试,它们的效率达到了12.8%。这一成果不仅展示了无铟钙钛矿太阳能微模块的高效性,也为其在未来的广泛应用奠定了坚实基础。研究团队指出,他们的方法避免了使用铟等稀缺元素,从而使其成为一种低成本的解决方案。此外,所有涂层工艺都是采用卷对卷加工技术进行的,因此无铟钙钛矿太阳能微模块技术完全可扩展,并且符合高通量、低成本制造的要求。
除了在英国同步加速器Diamond Light Source进行纳米焦点X射线荧光(XRF)分析外,研究团队还使用了英国国家物理实验室的新型光电流映射仪器等多种表征手段。斯旺西大学的科学家也参与了这项研究。研究团队发现,当将太阳模拟器放置在探测站下方并将光线向上投射时,无论无铟钙钛矿太阳能微模块器件是从上方照射还是通过基板照射,都可以产生光电流。从下方照射可获得更高的记录效率,这表明凹槽器件可以被视为一种双面技术,进一步拓展了无铟钙钛矿太阳能微模块的应用前景。









