超高速钙钛矿制程：一分钟制出12公尺太阳能薄膜
发布日期：2020/12/1
钙钛矿太阳能身具转换效率高、制程相对简易与环保优势，但在实现规模商业化、更普及之前，得解决不稳定与加速制造速度等问题，以免跨不出「死亡之谷」，对此，斯坦福大学为加速钙钛矿电池发展，也研发出专用的「快速制造设备」，一分钟就可以制造出 12 公尺的钙钛矿薄膜。
斯坦福大学博士后 Nick Rolston 表示，钙钛矿太阳能正站在商业化与失败的交叉路口上，过去有好几百万的资金投入该技术，但如果可学家没有在 3 年内突破电池稳定性困境，未来可能就会以失败收场钱包逐渐见底。
钙钛矿太阳能电池是由便宜、丰富的碘、碳和铅化学物质制成的晶体，可以在水中以近沸点的温度下成长，与传统需要 3 千度高温精炼的硅晶太阳能电池相比，所需能源较少，且钙钛矿重量轻、又可以制成可挠模块，太阳能板设计能更加多样，更何况转换效率还达 25%。
只可惜这项技术距离跨出实验室大门还要一段时间，目前转换效率较高的钙钛矿太阳能电池，其实尺寸跟指甲差不多大，一旦扩大尺寸，电池就会产生缺陷与针孔（pinholes），效率大打折扣。
对此，团队打算在实验室制造出全新小型示范设备。团队透过专利的快速喷涂电浆技术，以两个喷嘴来造钙钛矿太阳能薄膜，首先先将化学溶液喷涂到底层玻璃上，再用另一个喷嘴释放出高反应性的离子化气体或电浆，Rolston 表示，传统制程要烘烤钙钛矿溶液 30 分钟，但电浆技术可以加速液态钙钛矿转变成薄膜的速度。
团队研究指出，新型的快速喷涂制程每分钟能制造出 12 公尺的钙钛矿薄膜，比硅晶太阳能电池快上 4 倍，除此之外，制造成本也比较低，每平方英尺 0.25 美元，远比硅晶太阳能的 2.5 美元还要便宜许多，其功率转换效率也达 18%，放置 5 个月，转换效率则降到 15.5%。
Rolston 表示，团队希望这项技术能被广泛地使用，虽然电浆处理系统听起来非常 fancy，但其实我们可以用合理的价格在市场上购入。
目前硅晶太阳能每度电成本已降到 5 美分，为市面上最常见的太阳光电技术，但随着科技日新月异，也有许多潜在技术在暗处冉冉发光，Rolston 认为，若能制造出 30 年不衰退的钙钛矿太阳能模块，就能将每度电成本降到 2 美分以下，为此团队下一步是打造更好用的防潮封装技术。
来源：科技新报
