德国研究人员已经开发出一种去除钙钛矿和有机光伏基板上导电毛刺的工艺。该工艺可以集成到卷对卷生产线中，主要是德国工业设备制造商Acp Systems公司制造的自动液态二氧化碳喷雪清洗系统中。

这种去毛刺工艺源于一个名为PV-CO2的项目。研究小组在Acp Systems发表的一篇技术文章中解释了这项研究的基本原理。其表示，钙钛矿太阳能电池和有机光伏（OPV）衬底的前电极激光结构后可形成导电毛刺。

毛刺突出只有几微米，如果不去除，就有损坏和短路的危险。研究人员表示：“目前的做法是以非常低的卷绕速度对毛刺进行机械清除。然而，由于机械撞击，存在结构层被破坏的风险。”

为了开发更精确、自动化和干燥的去毛刺步骤，该团队应用了Acp Systems的Quattroclean雪喷清洗技术。它是一种基于压缩空气喷射系统中的液态二氧化碳（CO2）的无溶剂干燥工艺，可用于全表面或选择性清洁。

“由于采用了干法，不能接触水分的装置和元件也可以进行清洁，” Acp Systems公司的研究工程师Jonas Illg在接受《光伏》杂志采访时表示，“此外，使用Quattroclean雪喷技术的清洗过程可以很容易地自动化，集成到全自动生产过程中并进行监控。”

Acp从回收的化学和生物质能生产过程中获得液态二氧化碳，并将其作为清洁介质。液态二氧化碳通过无磨损的双物质环形喷嘴引导和加速，并与压缩空气混合， 然后在出口处形成二氧化碳雪晶射流。根据制造商的说法，一旦其碰到要清洁的表面，就会引起发热、机械摩擦、升华和溶剂效应等多种效果的结合，这是其清洁作用的基础。

据Acp systems公司的Illg介绍，喷雪清洁技术已经在其他行业得到应用，如电子和半导体制造、电池生产、涂料和油漆系统，以及医疗设备生产等领域。

实验设置

为了使用氧化铟锡、银和用于制造钙钛矿及OPV器件的氧化铟锡化合物来对绝缘体-金属-绝缘体（IMI）衬底的工艺进行微调，研究人员在卷对卷研发线的卷轴上安装了几个雪花喷嘴。然后，他们又制作了一个8厘米宽的OPV组件。在这些OPV组件中，一组是在IMI基板上制作的，这些基板已经用适当校准和编程的雪喷工艺清洗过，一组是手动清洗的，而另一组则没有清洗。

研究人员发现，使用二氧化碳工艺清洁的组件具有5.3%的功率转换效率。手工清洗的样品组件效率为4.8%，而未经清洗的基板“泄漏电流大”，效率降至2.3%。

去除毛刺可以让清洗过的样品获得更优异的性能，这一点已经通过暗锁定热成像技术得到确认。研究人员表示，产生效率差异的原因，在于人工清洁过程中形成的划痕，这些划痕大大减少了光伏组件的活跃区域，产生了不产生任何电流的死区，或者切断了电荷提取的通道。 与此同时，一个带有七个喷嘴的雪喷清洁工具被集成到位于埃尔朗根-纽伦堡大学（FAU）电子和能源技术材料研究所的一条25厘米宽的自动化光伏生产线上。它还被集成到德国研发设备供应商Sciprios的卷对卷工具中。

PV-CO2联盟包括来自FAU、Acp Systems和Sciprios的研究人员，并由德国联邦经济事务和气候行动部（BMWK）提供资助。

Acp Systems成立于1997年，其核心技术包括Quattroclean雪喷清洗技术、高精度微剂量技术以及针对箔和柔性材料的智能处理解决方案。