他們改進了一種將廉價鈣鈦礦溶質(zhì)制成的溶液垂直沉積到下方移動基板上的工藝。他們不僅發(fā)現(xiàn)了其中一種溶劑所起的關(guān)鍵作用，而且還仔細研究了溶液的老化和儲存特性。

由晶體硅制成的太陽能電池在屋頂裝置和太陽能農(nóng)場中仍占最大份額。但其他技術(shù)也早已成熟，比如通過在基板上沉積極薄的太陽能電池材料層，將陽光轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。EvaUnger教授和她在柏林亥姆霍茲-岑特魯姆（HZB）的團隊正在研究的鈣鈦礦型太陽能電池屬于這一組。“這些是迄今為止最好的太陽能電池，可以使用2-D墨水。”研究人員解釋說現(xiàn)在它們的效率已經(jīng)接近晶體硅電池的效率。

開發(fā)可擴展的方法

許多方法已經(jīng)被開發(fā)并用于在實驗室中制造小型測試單元，在那里可以對它們進行研究和改進。但工業(yè)規(guī)模的制造業(yè)仍有很長的路要走。昂格從自己的經(jīng)驗中知道：“不幸的是，為制造小表面積而優(yōu)化的工藝不能總是按比例放大。換言之：并非所有在實驗室工作完美的工藝都必須在工廠車間經(jīng)濟地工作。這就是為什么我們要邁出下一步，開發(fā)可伸縮的方法。這意味著我們的團隊正專注于更大表面的涂層工藝。”在HZB和工業(yè)界合作的基礎(chǔ)設(shè)施——混合硅鈣鈦礦研究、集成與新技術(shù)（HySPRINT）創(chuàng)新實驗室，團隊專注于已經(jīng)證明其在工業(yè)中重要性的工藝。

她解釋說，我們在這里試驗了槽模涂層。在這個過程中，作為鈣鈦礦前驅(qū)體、溶劑和添加劑的稀薄液體溶液的“墨水”從狹縫狀噴嘴流出，像簾子一樣落在玻璃基板上，玻璃基板被輸送到下面，隨后成為太陽能電池。使用后，開始結(jié)晶。一種半導(dǎo)體鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的超薄層生長，使這種材料組有了它的名字，太陽能電池也有了它的功能。昂格和她的團隊成員、博士生李金釗和賈納丹·達加爾博士現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，材料油墨中一種稱為二甲基亞砜（DMSO）的有機溶劑的確切數(shù)量對這一過程至關(guān)重要。昂格使用它作為添加劑，因為它對墨水有驚人的效果。二甲基亞砜誘導(dǎo)鈣鈦礦的結(jié)晶核。結(jié)晶核通常是微小的顆粒，有助于啟動晶體并促進其生長。在bessyii的X射線衍射實驗中，我們發(fā)現(xiàn)添加DMSO和不添加DMSO的墨水有很大的區(qū)別。

重要的是數(shù)量

然而，正如她的團隊在許多實驗中發(fā)現(xiàn)的那樣，添加量在這里起著決定性的作用。更多的DMSO有利于晶體生長到一定程度。如果超過這個標準，其他工藝就會發(fā)揮作用，由此產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)會降低太陽能電池的性能。”這就像給湯調(diào)味一樣如果你加得太少，它仍然是平淡的。如果你加太多，味道也不好。因此，你需要添加適量的油墨，使其達到最佳狀態(tài)。“除了最佳的組成，HZB團隊還徹底研究了老化過程，從而延長了油墨的儲存壽命。“到目前為止，這是一個很少受到關(guān)注的方面。”昂格解釋說，鈣鈦礦型前驅(qū)體油墨的老化會影響器件性能。這是開發(fā)油墨和工藝時必須考慮的一個重要因素。