明志科技大学有机电子研究中心开发出无毒性的钛矿太阳能电池制程

点击次数:2683   更新时间2021-08-20     【关闭分    享:

钙钛矿太阳能电池商用与工业化生产的挑战之一,是在大气环境中使用毒性较小的材料与溶剂,并且可再现地制备高质量,大面积的钙钛矿薄膜。由明志科大曾宗亮老师所率领的钙钛矿元件研究团队,突破现有的限制,开发非挥发高沸点,毒性较小的物质2-吡咯烷酮(2-Pyrrolidone)作为钙钛矿前驱溶液的溶剂。将其与自行开发的自旋辅助溶剂萃取结晶方法相结合,提高了前体薄膜的溶剂交换速率,拓宽了传统溶剂的制程时间范围,并且可在空气中再现地制备高质量的钙钛矿薄膜,从而在空气中形成了高品质低缺陷密度的钙钛矿薄膜。

利用此方法与此无毒性溶剂在导电高分子聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)和二氧化钛(TiO2)的两个表面上,皆能于空气中制作高质量的钙钛矿薄膜。所制作的制备出正置型钙钛矿太阳能电池超过16%的效率,而倒置型钙钛矿太阳能电池更显示出超过18%的功率转换效率。更重要的是,这制备方法亦可再现地在空气中制备高质量大面积钙钛矿薄膜,所制造的大面积(10公分 x10公分)钙钛矿模块,达到14%的效率(验证效率为13.04%)。

同时,曾宗亮老师也指出此制备方法在空气中所制作的钙钛矿太阳能电池,其光电特性皆可比拟现今在氮气中所制作的钙钛矿太阳能电池,但却是使用无毒性与高沸点溶剂,使钙钛矿太阳能电池未来更具有竞争力与产品应用。

除此之外,部份的研究成果在今年初已与中央大学化学系、新世代太阳能电池研究中心团队共同发表于知名的国际学术期刊“太阳光-研发速报;Sol. RRL, 4, 1900402 (2020)”,后续使用此方式所制备的钙钛矿发光元件也持续投稿中,相信明志科大有机电子研究中心的成果可为国内有机光电厂商导入无毒环保的全新制程并开创独特的应用市场。

明志科技大学有机电子研究中心网址: