本发明提供了一种制备太阳能电池栅电极的装置及方法，装置包括银浆供给装置，喷嘴高度调节模块，喷嘴，可程控的高压发生器，吸附平台，运动平台和控制单元；方法包括将太阳能基板设置于吸附平台上，制备第一栅电极和制备第二栅电极，第二栅电极的宽度大于第一栅电极的宽度；本发明利用电纺丝直写工艺打印太阳能电极；利用电场将喷嘴中的银浆拉成直径比喷嘴直径小的丝。通过控制不同的电压，喷嘴高度，和基板进给速度可控制打印出的栅线宽度和高度。电压影响一定高度下泰勒锥的稳定性。高度主要通过影响栅线在空中的固化程度来影响打印栅线的高

本发明公开了一种柔性钙钛矿太阳能电池的制备工艺，包括以 下步骤：1)刻蚀；2)光阳极的制备；3)碳对电极的印刷成膜：采用烘干·114·温度在 150℃以下的导电碳浆，利用丝网印刷法在柔性导电基底上制 备成膜，即得到太阳能电池的碳对电极；碳对电极的一端与 ITO 导电 层接触，另一端与 ITO 之间存在间隙，生长的 ZnO 纳米线在该间隙处； 4)钙钛矿的添加。本发明采用一种低温的制备工艺在柔性导电基底上 制备电池的光阳极。接着采用有机溶剂烘干温度在 150℃以下低温导 电

利用钙钛矿材料制备高效率低成本太阳电池 一、项目分类 重大科学前沿创新、关键核心技术突破 二、成果简介 南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授团队瞄准“碳达峰、碳中和”国家重大需求，致力于高效率新型光伏技术的基础和应用研究，两年内连续四次创造全钙钛矿叠层太阳电池光电转换效率的世界纪录，并被国际权威的《Solar cell efficiency tables》收录。 2019年，研究团队率先突破全钙钛矿叠层制备瓶颈，提出新型隧穿结结构，实现了器件制备过程的大幅简化和性能的大幅提升，最终实现了24.8%的光电转换效率；2020年，团队通过材料改性和结构优化实现了大面积叠层电池24.2%的效率。 近期，研究团队提出增强窄带隙钙钛矿晶粒表面缺陷钝化的新策略，叠层电池经国际权威机构认证其转换效率高达26.4%。同行专家高度评价该研究工作“在利用钙钛矿材料制备高效率低成本太阳电池中迈出了重要的一步”。 相关成果发表于Nature (2022)和Nature Energy (2019、2020)等国际顶级期刊，入选“中国半导体十大研究进展”和“中国光学十大进展”，部分技术已实现科技成果转化，推动了我国新型钙钛矿太阳电池的产业化。

本发明属于微纳制造技术领域，并公开了一种无机钙钛矿太阳 能电池，包括导电基底、电子收集层、光吸收层、空穴传输层和碳对 电极层，导电基底包括玻璃基片及两块 FTO 导电层，两块 FTO 导电层之间具有分隔槽;电子收集层包括致密 TiO2 层和介孔 TiO2 层，致 密 TiO2 层沉积在玻璃基片的分隔槽处和其中一块 FTO 导电层的上表 面上。

该项目为国际上首次利用等离激元增强效应实现高效太阳能海水淡化。该研究发现，三维铝颗粒等离激元黑体材料具有宽太阳光谱超高光吸收效率，大大提高海水淡化过程中光热转换效率；铝纳米颗粒的局域等离激元光学共振效应使得漂浮在水面的紧密排列的铝颗粒附近区域产生极高的局部温度和电磁场增强效应，有利于快速有效的淡水蒸汽产生，多孔结构提供了有效的蒸汽逃离通道；材料制备采用低成本金属铝为唯一原材料，采用简单可规模化生产的自组装制备方法，且材料的淡化性能表现出良好的稳定性和耐用性。

成果简介：本装置主要采用了激淋式横管降膜蒸发、多效闪蒸、多效回热、强化冷凝、强化对流等多项先进的强化传热传质措施，并有效地减少了装置中海水的热容量，使装置升温更迅速，运行五分钟即有淡水产出。装置中海水的蒸发与蒸汽的冷凝潜热得到了多次重复利用，使系统产水率得到成倍的提高，是传统盘式太阳能蒸馏器产水率的五倍，平均每平方米太阳能集热器日产水量12公斤以上，达到国际先进水平。所生产的淡水水质完全达到国家饮用水标准（＜500ppm）。该装置可以视用户情况专门设计，而且规模越大效率越高。 项目来源

能源与环境问题是目前人类面临的两个重大危机，也是科研工作者关注的重点领域。钙钛矿太阳能电池以其独特的物理性质、醒目的光电转化效率和良好的工业应用前景等特点，被认为是一种拥有巨大解决能源问题潜力的光伏器件。但其电池效率衰减(稳定性)等问题是其走向工业化应用急待解决的课题。现行钙钛矿电池比较普遍使用的空穴传输材料是一种比较昂贵的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD)，需要通过掺杂锂盐以提高电池的性能，但这同时加剧了钙钛矿电池的不稳定性。所以一直以来研究人员希望寻找更加廉价和稳定的空穴传输材料来替代传统材料。 酞菁铜是一种具有优异光电特性的廉价小分子半导体材料。但其有机溶解性比较差，不利于廉价液相工艺规模制备光电器件。许宗祥课题组从分子设计层面出发，开发八甲基取代的酞菁铜并制备纳米材料，通过酞菁纳米材料与廉价商业化的高分子材料聚噻吩复合，开发出了具备更高载流子迁移速率及环境稳定性的空穴传输材料，实现溶液法制备出光电转换效率为16.61%的钙钛矿太阳能电池，效率高于传统商业化的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD)。同时器件的稳定性大幅度提高。

何凤课题组实现了有机太阳能电池效率和稳定性的双重提高。目前何凤课题组研制的氯取代聚合物太阳能电池能量转换效率达到11.2％，是富勒烯类有机太阳能电池体系最高效率之一。 何凤教授介绍，氯原子具有较强的电负性和原子半径，能够在更大的范围内调节分子的能级结构，提高有机太阳能电池的开路电压和效率。同时，氯原子在外围有空的3d轨道，可以赋予电子单元或共轭体系更强的相互作用，同时可通过这种强的分子间相互作用有效地调节材料的薄膜稳定性，使其器件使用寿命长于其他太阳能电池。 此外，氯取代策略在合成上相对容易而且原材料价格较低，因此在工业生产过程中能够大大节约成本，有利于太阳能电池的批量生产和商业化推广。

钙钛矿太阳能电池制备工艺简单，成本低廉。近年来，该类太阳能电池因其快速增长的光电转换效率和逐步提升的器件稳定性，吸引了学术界和产业界的广泛关注，为光伏领域带来了新的机遇。然而，由于钙钛矿太阳能电池中存在非辐射复合损失，所以目前的光电转换效率依然低于肖克利-奎塞尔（Shockley-Queisser）理论所定义的极限效率。因此，最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失是进一步提升电池器件效率的未来研究重点。 鉴于此，研究团队基于已有的研究基础，对“最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失”这一论题进行深入探讨和系统总结。该综述文章主要包括以下几个方面：首先，介绍了钙钛矿太阳能电池中非辐射复合的起源，并详细讨论了非辐射复合损失的定量化测试方法；其次，系统总结了在降低非辐射复合损失方面的最近研究进展；再次，依据肖克利-奎塞尔理论，对钙钛矿太阳能电池所能够获得的最高光电转换效率进行了科学预测；最后，在展望部分，前瞻性地指出了最大化降低非辐射复合损失的未来努力方向。图1. 金属卤化物钙钛矿活性层内的电荷载流子产生与复合动力学机制 在理想的金属卤化物钙钛矿半导体材料中，所有的光生电子和空穴最终将通过发射光子的方式进行复合（即：辐射复合）。然而，在实际的钙钛矿太阳能电池中存在大量的非辐射复合通道（如图1所示），绝大部分光生载流子将优先通过其他非辐射途径进行复合（例如，缺陷辅助复合，俄歇复合，界面诱导复合，电声耦合，带尾态复合等）。这些非辐射复合损失过程极大降低了电池在稳态下的光生载流子浓度，从而减小了金属卤化物钙钛矿层中准费米能级劈裂的能级差，最终造成钙钛矿太阳能电池较大的电压损失。因此，最大化降低或抑制这些非辐射复合通道是提升器件开路电压和光电转换效率的关键。 针对各种非辐射复合通道，该综述首先介绍了目前量化分析非辐射复合损失的常规测试技术以及测试要点，如图2所示。图2. 量化钙钛矿薄膜和完整器件中非辐射复合损失的表征技术 随后，结合当前研究现状，进一步梳理了近年来在降低非辐射复合损失方面取得的一系列重要进展。值得一提的是，该研究团队去年在《Science》杂志上报道的基于溶液二次生长方法构建渐变结的策略（如图3所示），在降低反式钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失方面效果显著（Science 360, 1442-1446）。此后，一系列研究报道显示，相似的策略在正式常规结构钙钛矿太阳能电池和全无机钙钛矿太阳能电池中也可以获得正向的实验结果。由此说明，在金属卤化物钙钛矿半导体材料中构建有效的渐变结对后续降低非辐射复合损失具有非常重要的借鉴价值。图3. 渐变结钙钛矿太阳能电池器件结构和渐变结的时间分辨光谱 此外，该综述还以当前最高效率的砷化镓太阳能电池为参照，先假定钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与砷化镓太阳能电池的情形一致，再依据肖克利-奎塞尔理论，对钙钛矿太阳能电池所能够获得的性能参数进行科学预测，进而给出电池器件所能达到的最高光电转换效率，如图4所示。图4. 当钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与当前最高效率砷化镓太阳能电池的情况相同时，单结钙钛矿太阳能电池可实现的最优器件性能参数 最后，该综述也指出，目前提升器件性能的两条主要途径是最优化光子俘获和最大化降低非辐射复合损失。如果能将二者进行有效整合，探索更可靠的协同优化策略，这可能会是将器件光电转换效率提升至接近理论极限的可行方案。为此，综述也对一些未来的努力方向进行了展望。 总的来说，该综述为最大程度地降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失提供了理论总结，也为开展实验工作提供了参考借鉴，对进一步提升电池效率，推动该类电池产业化应用有重要意义。

本项目是通过控制液相还原条件下银纳米晶的成核和生长速度，可以得到 单分散的、高结晶性的单晶银纳米粉；通过引入银纳米晶核，控制溶液相中均 79 相成核和晶体的各向异性生长，可以制备单分散的、高结晶性的银微米粉，进 而制得太阳能电池正面银浆。