研究团队印刷介观太阳能电池

3a基于全印刷工艺的模块化MSCb单基板全固态DSSC结构示意图;cHTM型全印刷MPSC结构示意图

针对上述问题,围绕如何在廉价条件下获得高效稳定的太阳能电池这一关键科学问题,研究团队长期专注于MSC研究,整体研究工作按图1所示的思路和路线展开。基于全印刷技术及三层介孔膜结构,研究团队获得了单基板全固态MSC关键技术,其特点是在单一导电衬底上通过逐层印刷方式涂覆TiO2纳米晶层、ZrO2间隔层、碳对电极层(图3a)。基于这三层介孔膜结构,先后采用敏化染料/填充HTM研制单基板全固态DSSC(图3b),或单独直接填充钙钛矿材料研制无HTM型全印刷MPSC(图3c),获得了一系列具有自主知识产权的研究成果。

2013年,H. W. Han课题组将钙钛矿材料(CH3NH3)PbI3引入单基板全固态染料敏化太阳能电池中,开发出一种基于廉价碳对电极的可印刷无空穴传输材料介观钙钛矿太阳能电池,并获得了6.67%的光电转换效率(图1g2014年,H. W. Han课题组又以两性分子改性的混合阳离子型钙钛矿材料(5-AVA)x(MA)(1-x)PbI3(碘铅甲胺-5-氨基戊酸),应用于基于碳对电极的可印刷介观钙钛矿太阳能电池中(图1h),获得了12.84%的公证效率,结果显示这种器件在一个太阳光下经过1008小时的照射保持良好的稳定性。2015年,进一步研制出10cm x 10cm大面积无空穴传输材料型全印刷介观钙钛矿太阳能电池,并组装了7平米模组。