真空沉积技术制备高性能大面积钙钛矿太阳电池组件

大连化学物理研究所采用狭缝涂布制备技术，结合真空法氧化镍薄膜的表面氧化还原策略，制备出高性能大面积钙钛矿太阳电池组件。团队提出采用将真空制备的电荷传输层和溶液法制备的钙钛矿层相结合构筑大面积电池的策略。

太阳电池组件是由高效晶体硅太阳能电池片、超白布纹钢化玻璃、EVA、透明TPT背板以及铝合金边框组成。具有使用寿命长，机械抗压外力强等特点。

太阳电池常规组件的结构形式有下列几种，玻璃壳体式结构、底盒式组件、平板式组件、无盖板的全胶密封组件。

钙钛矿型太阳能电池，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。

太阳能电池是一种通过光电效应或者光化学反应直接把光能转化成电能的装置。1839年, 法国物理学家Becquerel发现了光生伏特 效应，1876年，英国科学家Adams等人发现，当太阳光照射硒半导体时，会产生电流。

这种光电效应太阳能电池的工作原理是，当太阳光照在半导体 p-n 结区上，会激发形成空穴-电子对(激子)在p-n结电场的作用下，激子首先被分离成为电子与空穴并分别向阴极和阳极输运。光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路就形成电流。

Fritts在1883年制备成功第一块硒上覆薄金的半导体/金属结太阳能电池, 其效率仅约 1%。1954 年美国贝尔实验室的 Pearson，Fuller和Chapin等人研制出了第一块晶体硅太阳能电池，获得4.5%的转换效率, 开启了利用太阳能发电的新纪元。

钙钛矿型太阳能电池的工作原理

在接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。由于钙钛矿材激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者形成激子。而且，因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，所以载流子的扩散距离和寿命较长。

然后，这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集，即电子从钙钛矿层传输到等电子传输层，最后被FTO收集;空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，最后被金属电极收集，当然，这些过程中总不免伴随着一些使载流子的损失，如电子传输层的电子与钙钛矿层空穴的可逆复合、电子传输层的电子与空穴传输层的空穴的复合(钙钛矿层不致密的情况)、钙钛矿层的电子与空穴传输层的空穴的复合。要提高电池的整体性能，这些载流子的损失应该降到最低。

最后，通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。

真空沉积技术是真空镀膜。真空气相沉积是利用热蒸发或辉光放电、弧光放电等物理过程，在基材表面沉积所需涂层的技术。它包括真空蒸发镀膜、离子镀膜和溅射。另外，引入反应气体 ( O2, N2, CH4, B2H6, H2S, …)可以在低温条件下生成氧化物，氮化物，碳化物，硼化物等化合物 。

与其他镀层或表面处理方法相比，真空气相沉积具有以下特点：

镀层材料广泛，可以各种金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物等化合物镀层，也可以镀金属、化合物的多层和复合层;镀层结合力强;工艺温度低，工件一般无受热变形或材料变质的问题;镀层成分准确、组织致密;