近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員楊棟和研究員劉生忠團(tuán)隊利用熱輻射退火技術(shù)，克服了柔性鈣鈦礦太陽能電池的加工溫度限制，為解決柔性太陽能電池加工過程中存在的柔性基底“聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）”低溫限制問題提供了方案。團(tuán)隊通過將熱輻射退火技術(shù)與熱電冷卻技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了在PET基底上高溫制備緩沖層和鈣鈦礦吸光層。相關(guān)成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。

柔性鈣鈦礦太陽能電池具有輕薄、可彎曲、功質(zhì)比高等優(yōu)勢，適用于各種曲面和應(yīng)用場景，例如智能手機、可穿戴設(shè)備、戶外用品等。然而，由于常用的柔性聚合物PET基底的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低，致使其加工溫度需要控制在較低溫度內(nèi)，這一限制大大縮小了材料選擇的范圍，并阻礙了成熟技術(shù)從玻璃基底轉(zhuǎn)移到柔性基底。

太陽能電池制造過程中一般需要較高溫度處理，高溫不僅可以實現(xiàn)鈣鈦礦活性層的最佳結(jié)晶，而且對界面緩沖材料內(nèi)形成熱輔助的長距離分子有序結(jié)構(gòu)也至關(guān)重要。本工作中，團(tuán)隊采用非接觸式熱輻射退火技術(shù)，并結(jié)合了熱電冷卻技術(shù)，實現(xiàn)了聚合物柔性基底內(nèi)的溫度梯度分布，抑制了機械變形，保持了聚合物柔性電極的性能。研究還發(fā)現(xiàn)，熱輻射退火技術(shù)可以使緩沖層中的分子堆積重新有序排列，這種有序的分子層可以實現(xiàn)頂部鈣鈦礦多晶薄膜的定向生長。

本工作通過新開發(fā)的熱輻射退火技術(shù)，在PET/ITO襯底上實現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜在垂直方向上的高有序生長，獲得了效率為22.61%的柔性鈣鈦礦太陽能電池。

作者：孫丹寧 來源：中國科學(xué)報 責(zé)任編輯：jianping