意大利初创公司开发效率20.7%填充因子99.6%的钙钛矿太阳能组件

Solertix声称通过利用19.5 μm的超窄互连减少了电池到模块缩放的良率损失。该公司还表示，所提出的互连技术可用于在硅电池上叠加钙钛矿模块的四端子(4T)叠层电池中实现30%的效率。

图片来源：Solertix

钙钛矿专业公司Solertix是意大利太阳能制造商FuturaSun的子公司，该公司制造了有效表面为2.6 cm2，转换效率为20.7%的微型钙钛矿太阳能电池器件。

“我们优化了激光工艺，以制造用于从实验室器件到模块的互连，”Solertix 首席技术官 Francesco Di Giacomo 告诉pv magazine。“由于用于互连的区域(死区)不产生效率，因此我们引入了一种新的布局，以在不引入其他类型的损耗的情况下最大限度地减少该区域。考虑到这一点的因素是几何填充因子(Geometrical Fill Factor，GFF)，它描述了产生效率的有效面积与有效面积和需要互连之面积总和之间的比利，我们达到了99.6%左右的记录，而在文献中很难超过95%。”

在与罗马大学Tor Vergata的科学家合作撰写的研究论文“Beyond 99.5% Geometrical Fill Factor in Perovskite Solar Minimodules with Advanced Laser Structuring,”中，Solertix是该大学的派生公司(Spin-off)，这家意大利初创公司解释说，当从钙钛矿电池升级到组件时，损耗可能是由层不均匀性，P2欧姆损耗， P1 和 P3 上的分流(Shunts)，以及面电阻损耗等。

所谓的P1、P2 和P3 划线对应于构建单片互连过程的三个划线步骤，这些互连在模块中的电池之间累积输出电压。P1 和 P3 划线旨在隔离相邻电池的背电极，P2划线在电池的背电极与相邻电池的前电极之间创建一条电路。特别是P3划线，由于残留在沟槽中通常会产生不良影响，例如背电极分层、剥落或电隔离不良等。

该模块由三个单元组成，每个单元的面积为0.87 cm2。这些电池都设计有由玻璃氧化铟锡(ITO)基板、依赖于聚(三芳胺)(PTAA)的空穴传输材料、钙钛矿吸收层、基于苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)的电子传输层、浴铜碱(BCP)缓冲层和铜(Cu)金属电极。

研究人员说：“已经设计了两个具有1 cm2有效面积的矩形电池，目的是减少主要发生在TCO电极上的电阻损耗：活性区域由P3划线定义，然后是P2划线，以使用剩余的金属电极作为TCO的电流收集电极。注意到使用P2-P3工艺可以集成使用与顶部电极相同的金属层的集流网格。

该小组在标准照射条件下测试了采用这种架构构建的模块和19.5μm的超窄互连，发现它可以达到20.7%的效率(PCE)，81.7%的填充系数(FF)和96%的几何填充系数(GFF)，没有检测到相关的电阻损耗。

展望未来，该团队表示希望应用未确定的高级别对准程序，以避免模块在处理过程中可能出现的翘曲。“通过将这种新颖的方法应用于Solertix制造的半透明模块，我们接近于在硅电池上叠加钙钛矿模块的4T叠层结构和实现30%的效率，”Di Giacomo说，但没有提供进一步的细节。

Solartix 于2023年06月被 FuturaSun 收购，它最早是在有机太阳能中心(CHOSE)创建的，该中心由Aldo Di Carlo教授设立，他还担任了这家意大利初创公司科学委员会主席。

2021年03月，罗马大学 Tor Vergata 展示了一个钙钛矿太阳能组件，总有效面积为42.8cm2，孔径为50cm2的微型模组。该面板由14个串联的20%效率钙钛矿电池组成，在85摄氏度的热应力下经过800小时测试后，能够保持90%的初始效率。

这个团队在几个月后，又推出了一种钙钛矿太阳能模块，其电池基于三阳离子铯甲基铵甲脒(CsMAFA)钙钛矿材料。