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美研发超高速钙钛矿制程,一分钟制出12公尺太阳能薄膜

钙钛矿太阳能身具转换效率高、制程相对简易与环保优势,但在实现规模商业化、更普及之前,得解决不稳定与加速制造速度等问题,以免跨不出「死亡之谷」,对此,斯坦福大学为加速钙钛矿电池发展,也研发出专用的「快速制造设备」,一分钟就可以制造出12公尺的钙钛矿薄膜。

斯坦福大学博士后Nick Rolston表示,钙钛矿太阳能正站在商业化与失败的交叉路口上,过去有好几百万的资金投入该技术,但如果可学家没有在3年内突破电池稳定性困境,未来可能就会以失败收场钱包逐渐见底。

钙钛矿太阳能电池是由便宜、丰富的碘、碳和铅化学物质制成的晶体,可以在水中以近沸点的温度下成长,与传统需要3千度高温精炼的硅晶太阳能电池相比,所需能源较少,且钙钛矿重量轻、又可以制成可挠模块,太阳能板设计能更加多样,更何况转换效率还达25%。

只可惜这项技术距离跨出实验室大门还要一段时间,目前转换效率较高的钙钛矿太阳能电池,其实尺寸跟指甲差不多大,一旦扩大尺寸,电池就会产生缺陷与针孔(pinholes),效率大打折扣。

对此,团队打算在实验室制造出全新小型示范设备。团队透过专利的快速喷涂电浆技术,以两个喷嘴来造钙钛矿太阳能薄膜,首先先将化学溶液喷涂到底层玻璃上,再用另一个喷嘴释放出高反应性的离子化气体或电浆,Rolston表示,传统制程要烘烤钙钛矿溶液30分钟,但电浆技术可以加速液态钙钛矿转变成薄膜的速度。

团队研究指出,新型的快速喷涂制程每分钟能制造出12公尺的钙钛矿薄膜,比硅晶太阳能电池快上4倍,除此之外,制造成本也比较低,每平方英尺0.25美元,远比硅晶太阳能的2.5美元还要便宜许多,其功率转换效率也达18%,放置5个月,转换效率则降到15.5%。

Rolston表示,团队希望这项技术能被广泛地使用,虽然电浆处理系统听起来非常fancy,但其实我们可以用合理的价格在市场上购入。

目前硅晶太阳能每度电成本已降到5美分,为市面上最常见的太阳光电技术,但随着科技日新月异,也有许多潜在技术在暗处冉冉发光,Rolston认为,若能制造出30年不衰退的钙钛矿太阳能模块,就能将每度电成本降到2美分以下,为此团队下一步是打造更好用的防潮封装技术。

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