我校陈义旺教授解决薄膜光伏技术装备难题!
发布时间: 2021-08-31 浏览次数: 10
图片



  “十四五”期间可再生能源发电势头强劲,光伏发电成为电力增量主体,预计年平均新增90GW,中国光伏发电行业迎来黄金时期。钙钛矿材料具有优良的双极性载流子输运性质,消光系数高且带隙宽度合适,具有比硅材料更好的光谱响应性和匹配能力,以及低成本温和条件制备,是光电应用的理想材料。由于优异的材料特性,以钙钛矿电池为代表的第三代薄膜电池具有着光伏技术的潜在产业化市场。特别是近年以来,钙钛矿电池技术日益成为研究热点,技术水平得到快速提升,光电转换效率从2009的3.8%,提升到目前的25%以上。由此,利用印刷电子技术发展新能源光伏电池的技术开发不仅具有可行性,还具有较大的市场潜力。然而目前钙钛矿光伏技术的发展大多停留在实验室旋涂技术研究层面,缺乏专用的大面积印刷设备及与之相匹配的墨水和印刷技术。

  依托功能有机小分子教育部重点实验室(江西师范大学)、江西省新能源化学重点实验室和高等研究院研究平台,以陈义旺教授为主要负责人的科研团队近年来围绕钙钛矿太阳电池产业链进行系统性技术开发,专注于钙钛矿太阳电池整个生态链的布局,从原材料制备到设备设计与制造,从钙钛矿太阳电池生产到下游应用场景产品开发等方面进行系统性科研投入和技术开发工作,形成了具备完全自主知识产权的核心关键技术和市场化产品,具备高技术壁垒和护城河。团队在钙钛矿墨水制备、涂布控制工艺等方面具备领先的核心关键技术和优势,能够很好的解决稳定性和大面积涂布等问题。同时在废料回收利用方面团队也做了扎实的技术开发积累,能够很好的处理废料污染问题。


  研究团队在钙钛矿光伏技术装备制造和墨水开发取得核心技术突破,其针对钙钛矿电池印刷装备和墨水市场,打破国外钙钛矿光伏印刷设备垄断。


  核心技术1:墨水制备技术,包括前驱体墨水配方设计与开发等调控技术;墨水粘度即流变形态控制技术。研究团队通过引入聚合物添加剂,可以有效调控墨水的流变学性质,从而兼顾成膜性和钙钛矿薄膜晶体生长。通过多层墨水浸润性调控,可满足商业化“卷对卷”大尺寸宽幅印刷。主要产品包括:透明电极墨水、活性层墨水、电子传输层墨水、空穴传输层墨水等。目前已在国内外多家研究机构和企业投入使用,并获得较好反馈。


  核心技术2:钙钛矿太阳电池印刷设备设计与制造技术,与墨水配套,能够很好控制界面,实现大面积10*10cm2稳定涂布,产品稳定性预期可达25年。开发设备为高精度平板刮涂(狭缝)印刷设备,研究团队创新通过印刷模头设计,从而通过流体剪切力控制马兰戈尼效应,有效抑制印刷过程中咖啡环效应的产生。通过集成缺陷原位检测与修补技术,实现多功能印刷模头制造。已应用客户包括:中科院化学所、香港城市大学、中南大学、四川大学等。团队开发的高精度平板刮涂(狭缝)印刷设备已获得第三方权威机构认证。同时获得客户的有效反馈报告和认可报告。

  团队在钙钛矿薄膜晶界缺陷和耐弯折性调控、大面积卷对卷印刷等取得的多项创新性成果,已在Nat. Commun., Adv. Mater., Angew等期刊发表多篇封面论文并得到业内广泛认可。