SBIR Phase I: Scalable fabrication of stable perovskite solar panels using slot-die coating technique

SBIR 第一阶段:使用槽模涂层技术可扩展制造稳定的钙钛矿太阳能电池板

基本信息

  • 批准号:
    1721884
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-07-01 至 2019-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) project is to revolutionize the US solar cell market with low-cost and high-efficiency solar cells. The development of cost-effective and efficient solar power technologies is of national interest because solar power has broad potential to support US priorities such as economic growth and job creation, as well as mitigation of climate change. However, the cost of solar energy is still high, and technological innovations are needed to further lower costs and increase efficiency. The efficiency of perovskite solar cells has surged to over 22% in five years of research and now rivals that of CdTe and Si-based solar panels. Perovskite inks are made from Earth-abundant, inexpensive precursors and can be printed on plastic foils, which can significantly reduce their manufacturing and installation costs. However, before commercialization of this technology can be considered, device stability and the feasibility of reliable, scalable manufacturing of large-area panels have to be established. This project will bridge this critical knowledge gap and develop manufacturing technology that can compete in terms of cost and performance not only with other solar panels but also with conventional fossil fuel-based energy sources. This SBIR Phase I project proposes to develop scalable, reliable, reproducible, and cost-effective technology to manufacture perovskite photovoltaic devices using an industry-proven slot die coating technique. Most research lab perovskite solar cell devices are fabricated via spin casting, and have a device area of less 1 sq. cm. Despite the impressive progress of this technology, its commercially viable scalability and reliability have not yet been demonstrated. In this project, slot-die coating will be used, which is a proven technology to be scalable for large area processing and robust for high-yield manufacturing in a wide range of applications. We will use the slot die coating method and air stable p-i-n devices architecture to manufacture perovskite solar panel with a target power conversion efficiency of 20%, operational lifetime of more than 10,000 hours, power-to-weight ratio of 1 kW/kg, and target manufacturing cost of less than $0.3/W, which is more than a 40% reduction in costs when compared to industry leading photovoltaic technologies.
该小企业创新研究 (SBIR) 项目更广泛的影响/商业潜力是通过低成本和高效率的太阳能电池彻底改变美国太阳能电池市场。开发具有成本效益和高效的太阳能技术符合国家利益,因为太阳能具有支持美国优先事项的广泛潜力,例如经济增长和创造就业机会以及缓解气候变化。但太阳能成本依然较高,需要技术创新进一步降本增效。经过五年的研究,钙钛矿太阳能电池的效率已飙升至 22% 以上,目前可与 CdTe 和硅基太阳能电池板相媲美。钙钛矿油墨由地球上储量丰富、价格低廉的前体制成,可以印刷在塑料箔上,这可以显着降低其制造和安装成本。然而,在考虑将该技术商业化之前,必须确定设备稳定性以及大面积面板的可靠、可扩展制造的可行性。该项目将弥合这一关键知识差距,并开发制造技术,使其在成本和性能方面不仅可以与其他太阳能电池板竞争,而且可以与传统的化石燃料能源竞争。该 SBIR 第一阶段项目建议开发可扩展、可靠、可重复且经济高效的技术,使用经过行业验证的狭缝模具涂层技术来制造钙钛矿光伏器件。大多数研究实验室钙钛矿太阳能电池器件都是通过旋转铸造制造的,器件面积小于 1 平方厘米。尽管这项技术取得了令人印象深刻的进步,但其商业上可行的可扩展性和可靠性尚未得到证实。在该项目中,将使用狭缝模头涂层,这是一项经过验证的技术,可扩展用于大面积加工,并且在广泛的应用中能够实现高产量制造。我们将采用狭缝模头涂覆方法和空气稳定p-i-n器件架构来制造钙钛矿太阳能电池板,目标功率转换效率为20%,使用寿命超过10,000小时,功率重量比为1 kW/kg,目标制造成本低于 0.3 美元/W,与行业领先的光伏技术相比,成本降低了 40% 以上。

项目成果

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    $ 22.5万
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