一個英國團(tuán)隊基于英國太陽能光伏制造商Power Roll的新技術(shù)，使用槽模涂層工藝，制造出了能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)12.8%的無銦鈣鈦礦太陽能微模塊設(shè)備。

Power Roll高級科學(xué)家Nathan Hill在接受《光伏》雜志采訪時表示：“自從我們在2019年發(fā)表上一篇論文以來，我們在提高這些模塊的性能方面取得了重大進(jìn)展。”他指的是發(fā)表在《能源環(huán)境科學(xué)》上的一篇論文，該論文描述了一種由16個1.6 μm寬的V形微槽串聯(lián)成的鈣鈦礦光伏設(shè)備，該設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換效率為2.63%。

Power Roll采用了一種新穎的背接觸技術(shù)，將鈣鈦礦材料涂覆在柔性輕質(zhì)PET襯底上，襯底上壓印著寬度小于2 μm的微小通道或微型凹槽。

Hill說：“我們已經(jīng)開發(fā)了包括300多個串聯(lián)槽的技術(shù)，展示了超過12%的能量轉(zhuǎn)換效率。據(jù)我們所知，這是此類結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦光伏設(shè)備所展示的最高效率。” 事實上，根據(jù)發(fā)表在《ACS應(yīng)用能源材料》雜志上一篇題為“通過卷對卷槽模涂層工藝制造的背接觸鈣鈦礦太陽能電池模塊：邁向量產(chǎn)”的論文，本次演示的設(shè)備均帶有1.5μm寬的U形凹槽，其中362個是串聯(lián)連接的。經(jīng)過7分鐘的測試，這些設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換效率為12.8%。

通道兩側(cè)的壁上選擇性地涂有n型和p型電子或空穴選擇觸點。這些凹槽依次連接成一系列的微模塊或級聯(lián)。 在與謝菲爾德大學(xué)合作進(jìn)行的最新研究中，該團(tuán)隊使用了一種可以通過紫外光固化的丙烯酸，以及一種由多層鈦/錫（IV）氧化物巴克敏斯特富勒烯制成的n型觸點，而p型觸點則是基于鎳/鎳（II）氧化物。

該研究小組指出，鈣鈦礦是MAPbI3，其中MA指的是甲基銨和CH3NH3+。該鈣鈦礦采用槽模涂層工藝進(jìn)行沉積。

涂層輥被切成約1.5厘米× 1.5厘米的小截面。研究人員說：“每個切割部分通常包含大約20個級聯(lián)，每個級聯(lián)由362個串行連接的凹槽組成?！?

根據(jù)Hill的說法，為了研究基本機(jī)制，需要一個描述其特性的“新視角”。除了使用掃描電子顯微鏡（SEM）、紫外可見光譜、廣角X射線散射等工具外，研究小組還在英國同步加速器設(shè)備鉆石光源（Diamond Light Source）上，進(jìn)行了納米聚焦X射線熒光（XRF）實驗，還使用了國家物理實驗室的新型光電流測繪儀器。 除了上述提到的研究小組以外，斯旺西大學(xué)的科學(xué)家們也參與了這項研究。

這些裝置在單太陽模式下使用校準(zhǔn)的AAA太陽模擬器進(jìn)行測試。研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)太陽模擬器被放置在探測站的下方，光線向上投射時，無論是從設(shè)備上方照射還是通過襯底照射，都能產(chǎn)生光電流，而從下方照射能獲得更高的效率。該研究小組說：“這表明，凹槽裝置可以被視為一種雙面技術(shù)。”

該團(tuán)隊強(qiáng)調(diào)，他們的方法避免了銦等“稀缺元素”的使用，使其成為一種低成本的解決方案?！按送猓@里探索的所有涂層工藝都是使用卷對卷加工技術(shù)進(jìn)行的。因此，我們的技術(shù)是完全可擴(kuò)展的，符合高通量、低成本制造的要求。”

“雖然這篇論文的重點是探索Power Roll架構(gòu)的基本功能，但我們將繼續(xù)在英國東北部的基地開發(fā)和演示10厘米× 10厘米的大面積元件，”Hill在談到接下來的計劃時表示，“這些元件包含55,000多個凹槽，我們正在努力將這項技術(shù)應(yīng)用到更大的模塊上?！?