狹縫涂布技術(shù)以成本低、生產(chǎn)量大、連續(xù)性好等優(yōu)點(diǎn)，成為鈣鈦礦太陽電池領(lǐng)域具有產(chǎn)業(yè)化前景的沉積技術(shù)之一。但是對于鈣鈦礦薄膜的大面積制備技術(shù)，如何控制大面積薄膜均勻性(厚度約500nm)和降低薄膜的缺陷密度仍具挑戰(zhàn)。

研究人員采用狹縫涂布沉積技術(shù)，結(jié)合高壓氮?dú)廨腿?high pressure nitrogen-extraction)策略，有效調(diào)控鈣鈦礦薄膜的形核和晶粒生長，并驅(qū)動穩(wěn)定中間相的形成，從而沉積制備出均勻致密的鈣鈦礦薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，狹縫涂布沉積結(jié)合高壓氮?dú)廨腿〖夹g(shù)，可實(shí)現(xiàn)寬窗口大面積印刷鈣鈦礦薄膜，提高器件良率。此外，為有效減少鈣鈦礦表面缺陷，研究采用離子液體對表面進(jìn)行有效鈍化處理，將小面積太陽電池的效率提高至22.7%，并將該策略擴(kuò)展到大面積太陽電池制造，在40×40mm2的襯底上制備的鈣鈦礦電池組件的穩(wěn)態(tài)輸出效率達(dá)到19.4%。

該研究表明，結(jié)合高壓氮?dú)廨腿〖夹g(shù)的狹縫涂布印刷是一種高效、寬窗口、低成本、可擴(kuò)展面積的鈣鈦礦太陽電池制備技術(shù)，有利于促進(jìn)狹縫涂布沉積工藝的發(fā)展、推動該技術(shù)在大批量卷到卷連續(xù)沉積中的應(yīng)用。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、遼寧省博士創(chuàng)業(yè)基金、大連化物所創(chuàng)新基金項(xiàng)目、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院、國家重點(diǎn)研究項(xiàng)目、高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃(“111計劃”)、中科院知識創(chuàng)新工程等的資助。

大連化物所采用狹縫涂布沉積技術(shù)制備高效率大面積鈣鈦礦太陽組件電池