台大开发钙钛矿太阳能电池模块,突破制程瓶颈

台大凝态科学研究中心教授王立义和美国团队合作,成功开发一种崭新合成途径,可突破传统制程瓶颈,制造高品质、高稳定性的钙钛矿太阳能电池组件模块,登上国际期刊《焦耳》。

研究团队指出,近年科技发展,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率急剧升高,成为备受期待的新兴再生能源技术。然而要实现大规模的商业化,仍需开发出大面积电池模块的制造技术,并解决材料不稳定的问题。

传统制程的一个瓶颈,在于为形成高致密且均匀的钙钛矿薄膜,必须在几秒钟内精准控制制程沉积时间,增加加工难度。

王立义与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室纳米技术中心研究员合作,在钙钛矿前驱溶液内,引入常用于纯化天然气的稳定性无色液体环丁碸(sulfolane)为添加剂。

(Source:论文)

实验证实,增加上述添加剂后,可有效控制钙钛矿的结晶行为,大幅延长制程的“可加工时间”,从9秒增加到90秒,进而有较弹性的操做空间。

研究团队进一步利用浸渍法(dipping process),制造出大面积的高质量钙钛矿薄膜,成功展示两种不同面积的高转换性能电池模块,电池效率达16%以上,且具优异的操作稳定性,在恒温、恒定照明条件下持续运行250小时,仍能保留约九成初始光电转换性能。

论文第一作者、台大材料所博士生黄信祥指出,新的模块有3项优势,包括方法简易、成本低廉,且兼容于现有制程。上述研究今天正式发布于科学期刊《焦耳》(Joule),获得国际学术界重视。

(首图来源:Flickr/TakverCC BY 2.0)