喷墨印刷制造为实际钙钛矿太阳能电池生产铺平了道路

来自卡尔斯鲁厄技术学院的研究人员已经开发了一种基于喷墨打印的新制造技术，该技术可以实现钙钛矿太阳能电池的快速，高效和可扩展生产。钙钛矿半导体是太阳能电池非常有前途的材料，因为它们吸收光并将其转换为能量的效率更高，并且生产成本可能比目前使用的硅更低。然而，需要更多的工作来实现钙钛矿太阳能电池的实际工业规模制造。

来自卡尔斯鲁厄技术学院Ulrich W.Paetzold博士的研究组的博士生Helge Eggers将在光学学会(OSA)2020先进光子学大会上展示这种新的喷墨打印方法，该会议是一次全虚拟会议，13 – 7月16日。

喷墨打印是一种可扩展且材料高效的沉积方法，用于基于溶液的材料，可轻松调整打印图案。

“为钙钛矿型太阳能电池的制造开发良好的喷墨印刷工艺不仅可以实现低成本的批量生产，而且还可以基于数字图像文件轻松修改印刷设计，从而打开了个性化定制太阳能电池的市场。 ，”艾格斯说。

研究小组表明，这项新技术可以生产出将光能转换为电能的太阳能电池，其效率接近于规模较小的制造方法所能达到的效率。因为它们的方法可用于印刷任意图案，所以将太阳能电池印刷到用于将天窗和建筑物外墙变成动力源的材料上也很有用。

优化的喷墨打印

研究人员开始使用他们的新方法来制造具有喷墨打印钙钛矿吸收层的太阳能电池。他们的主要成就是开发了基于真空干燥的优化墨水和制造工艺。该方法允许具有微米级大的柱状晶粒的钙钛矿材料的优选结晶图案。太阳能电池的功率转换效率超过20%，作者说这是部分喷墨印刷钙钛矿太阳能电池报道的最高转换效率。这一结果有助于弥补现有技术中效率最高的25%的旋涂钙钛矿型太阳能电池的性能差距。

然后，他们又进一步开发了具有喷墨打印吸收层和提取层的钙钛矿太阳能电池。这些太阳能电池的功率转换效率超过17%。他们还表明，他们的优化墨水配方可以通过打印一些作者的详细肖像来创建毫米级的结构。

尽管这些结果是迈向可伸缩钙钛矿太阳能电池发展的重要一步，但仍需克服主要挑战。

卡尔斯鲁厄技术学院钙钛矿特别工作组负责人乌尔里希·W·佩佐德说：“目前，我们仍在实验室规模上加工太阳能电池。将喷墨打印的钙钛矿光伏技术扩大到大面积是一项持续的工作。” “为此，我们与该领域的工业合作伙伴进行了合作。”

该小组正在研究喷墨印刷电极。此外，该小组仍在优化已开发的喷墨印刷工艺的质量和可重复性，因为即使印刷薄膜的均质性即使发生很小的变化也会对太阳能电池的性能产生巨大影响。