鈣鈦礦光伏電池穩定商業化技術探索

鈣鈦礦太陽能電池想要在商用光伏市場中占有一席之地，就非得要求電池不僅能量轉換效率高、制備成本低，還要其器件本身具有高的穩定性，尤其是在一定濕度環境工作時的穩定性。

本文作者采用了一種新型工藝，在鈣鈦礦層中引入了長鏈聚合物（PEG，聚乙二醇）形成骨架結構，實現了16%的能量轉換效率，同時其未封裝的電池在70%的相對濕度下經歷了300小時后，依然具有較高的效率輸出，且這種工藝制備出的鈣鈦礦薄膜對水具有顯著的自修復功能，這為未來鈣鈦礦電池大規模商用供應了可能性。

制備辦法

圖1展示了本文的電池結構，類似于傳統的無機介孔層結構。電池的制備過程類似于平面異質結結構的電池，選用TiO2與Spiro-OMeTAD作為電子和空穴的傳導層。鈣鈦礦的制備為常規的溶液一步法，在鈣鈦礦前驅液（PbCl2，MAIinDMF）中摻入絕緣的聚合物長鏈分子（PEG），制備過程中退火溫度為105℃。

鈣鈦礦薄膜表征

圖2是鈣鈦礦的SEM表征的頂視圖和截面圖，e、g（scalebar1um）沒有摻入PEG，f、h（scalebar3um）摻入了PEG，可以看出未摻入PEG的鈣鈦礦薄膜孔洞比較多，厚度很不平均，而摻入PEG的薄膜傾覆度與平均性均得到大幅提升，有效的戒備了短路漏電的情況發生。

下圖中，a、b、c（scalebar10nm）分別是鈣鈦礦薄膜的環形暗場像以及Pb元素與O元素的EDS成像。PEG在此結構中充當了三維支撐骨架，同時，PEG骨架結構還降低了反應結晶速率，d是鈣鈦礦成膜過程中的實時XRD譜線，引入PEG骨架結構后，反應過程中的中間相直到70分鐘以后才逐漸消失。

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