Технология KAUST поставит производство перовскитных солнечных батарей на поток

В Научно-техническом университете имени Короля Абдуллы (KAUST) разработали перовскитные чернила, которые оптимально подходят для массового производства перовскитных солнечных батарей (PSC) методом щелевой экструзии (slot-die coating). Кроме того, этим же способом перовскит можно наносить на кремний, получая ещё более эффективные тандемные солнечные элементы.

В лабораторных условиях PSC изготавливают методом центрифугирования, которые не подходит для выпуска таких устройств в промышленных масштабах. С другой стороны, нанесение покрытий щелевой экструзионной головкой (продавливая чернила сквозь узкую щель, равномерно движущуюся вдоль подложки) успешно используется на производстве уже почти 70 лет. Этот высокопроизводительный метод, по словам сотрудников KAUST, позволяет наладить выпуск солнечных батарей из рулона на рулон, аналогично печати газет.

Состав чернил для щелевой экструзии был создан на базе чернил для центрифугирование, но его пришлось существенно доработать. В частности, добавление поверхностно-активного вещества позволило снизить гидрофобность полимерного транспортного слоя, улучшив прилегание перовскитной плёнки и общую производительность солнечного элемента. Благодаря применению низкокипящего растворителя, чернила стали быстрее сохнуть, что устранило потребность в дополнительной обработке покрытия.

Образцы устройств, полученные новым методом и оптимизированной формулой чернил, в тестах показали эффективность преобразования солнечной энергии на уровне 21,8 процентов — существенное улучшение в сравнении с 18,3% у прежних PSG. У изготовленных авторами монолитных кремний-перовскитных тандемных элементов эффективность оказалась ещё выше: она достигала 23,8%.

«Разработка масштабируемых методов осаждения для перовскитных солнечных элементов имеет важное значение для вывода этой технологии из лабораторий на рынок, — отметил заведующий лабораторией KAUST, Стефан Де Вольф (Stefaan De Wolf). — Нашими следующими шагами будут создание устройств и модулей большой площади с использованием разработанной технологии и тестирование их стабильности в лаборатории и на открытом воздухе, с параллельным улучшением производительности».