有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池转换效率已经达到了经过三方认证的25.5%,相对于晶硅电池,该技术最大的竞争力来自低成本,而所谓的“低成本”是指通过低成本的溶液法制造钙钛矿光吸收剂,也就是行业所说的液相法旋涂工艺。
对于溶液法,溶剂的特性在决定钙钛矿薄膜的结晶动力学,生长方向和光电性能方面起着关键作用。尽管在钙钛矿的溶剂研究已经取得了重大进展,但提到有机溶剂,任何人都会联系到环保和毒性。钙钛矿的溶液法制造需要用到DMF、DMSO、DMAc、NMP等常见有机溶剂,这是溶液法制备的特点,同时也是让很多专家学者以及大众担心的地方。
“溶剂焦虑”成立吗?”
美国国家可再生能源实验室NREL团队通过科学测算和详细论证,对溶液法制备钙钛矿光伏组件进行了研究。结果表明在钙钛矿生产过程中使用危害最大的是DMF。
百度百科介绍:DMF,即N,N-二甲基甲酰胺,一种有机化合物,分子式为C3H7NO,为无色透明液体。DMF对眼、皮肤和呼吸道有刺激作用,蒸气可引起眼、上呼吸道轻、中度刺激症状。DMF污染皮肤可致轻、重不等的灼伤,皮肤起皱,肤色发白,伴有灼痛感,严重者可使皮肤胀肿,剧烈灼痛;污染眼引起灼痛、流泪、结膜充血;严重者可引起角膜坏死。
根据NREL的报告,在未来钙钛矿光伏组件制造中,生产1GW 15%效率的钙钛矿膜层所需有机溶剂为3500升。
尽管NREL研究表明,钙钛矿工艺中的溶剂排放对人身健康和环境的影响至少比晶硅异质结制造和碲化镉薄膜光伏产品制备过程低30倍以上,但仍有一些国家因溶剂被禁止使用而阻碍了钙钛矿技术的研究。
此外未来光伏需求量可能是现在的数十倍之多,未来对环保、低碳、安全可能比现在严格得多,因此科学家依然在努力寻找合适的替代溶剂。有科学家建议使用比DMF毒性低很多的DMSO(二甲基亚砜)。
SPECIFIC的研究人员发现,一种名为γ-戊内酯(GVL)的无毒生物可降解溶剂不仅可以替代现有的溶剂,而且不会影响电池性能。
γ-戊内酯GVL生产钙钛矿光伏电池的优势表现在:
它由可持续获得的原料制成
在世界范围内使用时没有任何法律问题
适用于大规模生产过程
无毒且可生物降解
研究人员称,γ-戊内酯(GVL)相对其他溶剂更加环保,几乎不产生影响,基本不会对人身健康和环境造成负面影响,能够让钙钛矿电池的制造方式与其产生的能量一样绿色。
TestPV原创No.1769;转载需联系授权
今日科普:2021年硅料有效产能约58万吨,以硅耗2.95g/W,容配比1.13测算,可支撑装机174GW。
光伏在线,全球视野;
特约评论,专业解读。
公众号“ 全球光伏”(原“光伏测试网”),在保持原有技术专业特色和质量认证解读的基础上,更注重全球光伏市场重要资讯,分析各国光伏政策和趋势,传递领先企业、领先产品、领先技术的最新动态。
免责声明:本公众号原创或转载文章仅代表作者本人观点,公众号平台对文中观点不持态度。如内容有不实或者侵权,请留言与本站联系。
往期精彩内容
点击“阅读原文”报名第八届光伏聚合物国际大会