[00296707]毫米级大晶粒钙钛矿光伏电池的研究

原理及先进性 图一：金属有机钙钛矿多晶薄膜的粒径尺寸与溶液温度和溶剂的关系 利用高温旋涂(hot casting)的方法在短时间内快速反应制备大尺寸晶粒、表面致密无针孔的有机金属钙钛矿多晶薄膜。通过增大晶粒尺寸，减小晶界面积，从而抑制钙钛矿薄膜内的离子迁移，消除器件光电特性中的迟滞现象，并提高器件在空气环境中的稳定性。 图二：金属有机钙钛矿太阳能电池的器件结构及电压-电流特性曲线 应用市场 太阳能是可持续的绿色能源，利用无限的清洁太阳能来解决全球资源危机是人类当前最热切的课题之一。在这个舞台上，实现高太阳能光电转换效率和降低光伏器件的制造成本是至关重要的。近二十年来，太阳能电能转换技术领域已经开发出许多种光伏材料，如硅， Ⅲ-Ⅳ族化合物半导体，以及大量丰富的金属有机材料。第一代单晶硅太阳能电池在过去40年中不断发展，其客观的转换效率和相对较低的制造成本目前已经使得这种技术的发电成本趋近于常规燃料的成本。至于许多其他更新的太阳能电池技术，通常被称为第二代和第三代光伏技术，它们有可能成为更低成本的太阳能发电技术。仅举几例，薄膜技术如蒸镀半导体太阳能电池，基于有机半导体的溶液法制备的太阳能电池和染料敏化太阳能电池。我们统称这些技术是第二代太阳能电池。尽管第二代太阳能电池有巨大进步，但在过去10年的发展当中，他们的转换效率还是属于偏低的。譬如经过20年的研究，有机太阳能电池的效率还是在10%左右。近来，有机金属钙钛矿太阳能电池的性能已经快速超过许多新“第三代”光伏技术。在导入介孔结构以后的钙钛矿太阳能电池达到了22%左右的转换效率，是当前最有商业潜力的太阳能科技。近年来，钙钛矿太阳能电池的能量转换效率已经远远的超过了商业化的指标。当前的研究重点侧重于大电池的制备，生产工艺的完善和电池稳定性的提高。我们期望针对国家、广东省及深圳市汽车、电力、航空航天技术等领域对能源材料、能源转换和储能装置的重大需求和国内外发展趋势，通过本项目进一步改进提高现有的钙钛矿单晶薄膜制备工艺，生产出具有更高光电转化效率的太阳能电池器件。通过摸索工艺参数，在关键的制备技术和操作工艺上取得进展，为未来开发商业化的钙钛矿型太阳能电池产业提供技术支撑。