为促进光伏发电，日本国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构（NEDO）正在推进旨在“降低高性能和高可靠性光伏发电成本的技术”项目。此次，NEDO联合松下公司开发成功了大面积涂布法，包括采用玻璃作为基板的轻量化技术，以及以松下公司的喷墨涂布技术为基础制作和调制的钙钛矿光伏电池模块基板涂布技术等。利用这些技术制作的钙钛矿光伏电池模块（面积为802cm2：高30cm×宽30cm×厚2mm）达到了全球最高的能源转换效率16.09％。
图1：实现全球最大面积和全球最高转换效率的钙钛矿光伏电池模块
在该模块的制造过程中采用了大面积喷墨涂布法，不但降低了制造成本，而且具有模块面积大、重量轻和高转换效率等特点，以前难以安装光伏电池的楼宇墙壁等场所也可实现高效率的光伏发电。
松下公司的喷墨法着眼于精细、均质大面积涂覆，在玻璃基板上涂覆钙钛矿膜等各种物质，由此提高了大面积模块的转换效率。
＜技术开发要点＞
（1）改良涂布液的成分，使之适合喷墨涂布
研究发现，在构成钙钛矿晶体的原子团中，通过把在模块制造的加热工序存在热稳定性问题（随着加热从晶体脱离，导致部分晶体结构被破坏）的部分甲胺，换成分子或原子大小适度，且具有加热脱离抑制效果的甲脒、铯或铷后，能使晶体实现稳定化，从而提高转换效率。
图2：钙钛矿晶体
（2）调制涂布液浓度，控制涂布量和速度等
采用喷墨涂布法的薄膜制作工序可以自由变更涂布模式，但以点状对材料进行涂布和制膜后，需要使其在涂布面内均匀结晶。为满足上述条件，研究人员将涂布液浓度控制在一定范围内，并精确控制涂布工序的涂布量和速度，由此提高了大面积模块的转换效率。
图3：喷墨涂布法的模式图
通过在涂布工序优化这些技术，成功促进了钙钛矿膜的晶体生长，增加了模块的面内膜厚，实现了均质化的晶体膜。由此试制成功30cm见方的模块，且转换效率达到16.09％，距离实用化更近了一步。
文：JST客观日本编辑部编译
