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研究克服了柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的加工溫度限制

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隊利用熱輻射退火技術(shù)，克服了柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的加工溫度限制，為解決柔性太陽(yáng)能電池加工過(guò)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(wèn)題提供了方案。團隊通過(guò)將熱輻射退火技術(shù)與熱電冷卻技術(shù)相結合，實(shí)現了在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(yáng)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用場(chǎng)景，例如智能手機、可穿戴設備、戶(hù)外用品等。然而，由于常用的柔性聚合物PET基底的玻璃化轉變溫度較低，致使其加工溫度需要控制在較低溫度內，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)從玻璃基底轉移到柔性基底。

太陽(yáng)能電池制造過(guò)程中一般需要較高溫度處理，高溫不僅可以實(shí)現鈣鈦礦活性層的最佳結晶，而且對界面緩沖材料內形成熱輔助的長(cháng)距離分子有序結構也至關(guān)重要。本工作中，團隊采用非接觸式熱輻射退火技術(shù)，并結合了熱電冷卻技術(shù)，實(shí)現了聚合物柔性基底內的溫度梯度分布，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，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(shí)現頂部鈣鈦礦多晶薄膜的定向生長(cháng)。

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

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202401236