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新加坡科學(xué)家回顧了所有生產(chǎn)鈣鈦礦太陽能電池和組件的熱蒸發(fā)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)新方法盡管有局限性，但可實現(xiàn)更高的產(chǎn)量和產(chǎn)品效率。

【資料圖】

來自新加坡南洋理工大學(xué)能源研究所的科學(xué)家們研究了如何利用熱蒸發(fā)（TE）來制造微型鈣鈦礦太陽能組件。TE是常用于微電子和光電行業(yè)生產(chǎn)有機發(fā)光二極管（OLED）、金屬觸點和各種材料涂層的成熟技術(shù)。

“我們分析了使用數(shù)種基于蒸發(fā)的技術(shù)來制造鹵化物鈣鈦礦薄膜，”研究員Annalisa Bruno告訴《光伏》雜志，“這些技術(shù)包括從相對簡單的單源沉積和多源共蒸發(fā)，到更復(fù)雜的多步蒸發(fā)以及混合采用熱蒸發(fā)與氣體反應(yīng)和溶液處理?！?/p>

她說，組合方法能發(fā)揮兩種方法的優(yōu)勢，但也有一些局限性，比如更復(fù)雜和必須使用溶劑。

Bruno說：“我們認為熱蒸發(fā)是迅速沉積鈣鈦礦層的理想方法，因為它容易擴展，不含有害溶劑，并已很好地納入了現(xiàn)有的光電子和微電子生產(chǎn)線?！?/p>

研究人員說，共蒸發(fā)的主要問題之一是需要廣泛優(yōu)化具有復(fù)雜化學(xué)計量的鈣鈦礦沉積參數(shù)，特別是當(dāng)超過兩或三個前體同時蒸發(fā)時。他們還注意到長沉積時間會給商業(yè)生產(chǎn)帶來障礙——這是大多數(shù)研究往往忽視的問題。

他們隨后提出了一系列制造鈣鈦礦太陽能電池和迷你組件的技術(shù)，這些方法包括一步熱蒸發(fā)、多步熱蒸發(fā)和多步混合沉積。

研究小組說：“最好是不僅生產(chǎn)蒸發(fā)的鈣鈦礦薄膜，而且使用相同的制造線生產(chǎn)完全蒸發(fā)的組件?！?/p>

該技術(shù)的優(yōu)點包括工藝控制度高、精確控制薄膜厚度、易于依次附加多層薄膜，以及低基底溫度的可加工性。研究人員聲稱，這些方法還可以在成膜過程中更好凈化前體，在設(shè)備批次中實現(xiàn)出色的空間均勻性，在多輪制造過程中實現(xiàn)良好的可重復(fù)性及高產(chǎn)量。

他們說：“整個過程可以自動化控制，就大規(guī)模、高產(chǎn)量制造而言具有本質(zhì)吸引力?！彼麄冊谧罱l(fā)表在《Joule》上的《熱蒸發(fā)和混合沉積鈣鈦礦太陽能電池和微型組件》中描述了這些生產(chǎn)技術(shù)。

Bruno說：“我們相信這一領(lǐng)域的未來研究應(yīng)著眼于新的最佳設(shè)備夾層，以提高活性材料的質(zhì)量和透明度，通過真空技術(shù)鈍化缺陷，并提高操作穩(wěn)定性，從而最大限度地實現(xiàn)熱蒸發(fā)鈣鈦礦太陽能設(shè)備的全部潛力?！?/p>