新型涂覆技術(shù):將進(jìn)一步促進(jìn)有機(jī)光伏電池的開發(fā)!
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期:2018-08-01
核心提示:
近日,日本大阪大學(xué)和金澤大學(xué)的研究人員組成的聯(lián)合研究小組,開發(fā)出一種涂覆鋅相關(guān)氧化物(ZnOx、ZnOHx)的新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)將進(jìn)一步促進(jìn)有機(jī)光伏電池的開發(fā)。
近日,日本大阪大學(xué)和金澤大學(xué)的研究人員組成的聯(lián)合研究小組,開發(fā)出一種涂覆鋅相關(guān)氧化物(ZnOx、ZnOHx)的新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)將進(jìn)一步促進(jìn)有機(jī)光伏電池的開發(fā)。
背景
近年來(lái),全球環(huán)境與能源問(wèn)題日益加劇。作為一種清潔、環(huán)保、可再生、易獲取的新能源,光伏(PV)電池引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。
光伏技術(shù)的核心,就是利用半導(dǎo)體材料將光轉(zhuǎn)化為電。其主要原理是:當(dāng)太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)上,會(huì)形成新的空穴-電子對(duì),在P-N結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下,空穴由N區(qū)流向P區(qū),電子由P區(qū)流向N區(qū),電路接通后就會(huì)形成電流。
目前使用的光伏電池一般都是由無(wú)機(jī)材料(例如硅)制成。但是,硅光伏電池的成本較高,有待于進(jìn)一步降低。此外,傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)光伏電池是笨重、剛性且易碎的,不太便于運(yùn)輸以及靈活的安裝使用。
令人欣喜的是,有機(jī)光伏(OPV)電池有望成為傳統(tǒng)無(wú)機(jī)光伏電池的新的替代品。有機(jī)光伏電池具有輕量、柔性、透明、成本低、便于生產(chǎn)制造等優(yōu)勢(shì)。因此,有機(jī)光伏電池有望演變成為新一代的光伏電池。
為了開發(fā)有機(jī)光伏電池,科學(xué)家們不僅正在積極研究吸收光線的有機(jī)半導(dǎo)體,而且也在研究有機(jī)光伏電池的緩沖層或者中間層材料(這些材料讓吸收光線能量所產(chǎn)生的電子和空穴分離,且將電子和空穴傳輸至各自的電極)以及有機(jī)光伏設(shè)備的設(shè)計(jì)。
其中有一項(xiàng)技術(shù)最受關(guān)注,就是通過(guò)旋涂法創(chuàng)造鋅相關(guān)氧化物(ZnOx、ZnOHx)超薄薄膜(陶瓷薄膜)的解決方案。
科學(xué)家正在積極開展以 ZnO 薄膜作為緩沖層的有機(jī)光伏電池的研究。在傳統(tǒng)的 ZnO 薄膜制造工藝中,高溫加熱或者替代能源輻照的燒結(jié)工藝是不可或缺的。
創(chuàng)新
近日,日本大阪大學(xué)和金澤大學(xué)的研究人員組成的聯(lián)合研究小組,開發(fā)出一種涂覆鋅相關(guān)氧化物(ZnOx、ZnOHx)的新技術(shù)。他們的研究成果發(fā)表于《Scientific Reports》期刊。
如圖所示:有機(jī)光伏太陽(yáng)能電池以及電池結(jié)構(gòu)的原理圖。在光照和黑暗條件下的電流密度/電壓相關(guān)的特性。
技術(shù)
這項(xiàng)技術(shù)采用有機(jī)金屬裂解(MOD)法,在環(huán)境溫度和壓力的條件下,無(wú)需加熱,簡(jiǎn)單地通過(guò)溶液處理工藝來(lái)沉積薄膜。他們也論證了這種技術(shù)制造出的薄膜能夠作為有機(jī)光伏電池的緩沖層使用,并且薄膜的能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)可以媲美包含燒結(jié)工藝的傳統(tǒng)方法制造出的 ZnO 薄膜。
論文作者之一的 Tohru Sugahara 表示:“我們成功地通過(guò)混合溶液涂覆的方法,生成納米尺寸的氧化物超薄薄膜。”
價(jià)值
超薄薄膜的厚度可以控制在5納米到100納米的范圍內(nèi)。他們采用這種薄膜制造技術(shù)生產(chǎn)出的有機(jī)光伏電池,采用了約20納米厚度的超薄薄膜,達(dá)到了最高的能量轉(zhuǎn)換效率。有了這項(xiàng)技術(shù),在 ZnO 薄膜的成形工藝中就無(wú)需加熱,這將顯著減少生產(chǎn)工序和成本。