技术 | 丝网印刷技术破解钙钛矿光伏产业化难题

南京工业大学团队联合西北工业大学团队通过离子液体醋酸甲胺（MAAc）创造性制备出长期稳定的钙钛矿印刷油墨，解决了钙钛矿器件放大化面临的科学与技术难题，将应用于制备图案化的丝网印刷钙钛矿薄膜和全丝网印刷钙钛矿光伏器件，加速钙钛矿光伏产业化进程。相关论文11月10日在线发表于《自然》。

当前，印刷钙钛矿光伏薄膜及器件的工艺多种多样，包括刮涂法、喷墨打印、涂布法、丝网印刷等，其中丝网印刷技术被认为具有工艺简单、效率高、图案化易、成本低等优点，是钙钛矿太阳能电池产业化的理想技术。然而，丝网印刷制备钙钛矿活性层一直是科学界的难题，其关键问题是现有的低黏度有机溶剂体系难以应用于丝网印刷制备钙钛矿薄膜，限制了低成本丝网印刷钙钛矿光伏器件的发展。

针对这一难题，联合团队首次提出了黏度可控、组分可调、空气稳定的离子液体钙钛矿印刷油墨，用于丝网印刷图案化的钙钛矿薄膜，实现了超过20厘米每秒的印刷速率和接近100%的原料利用率，以“点-线-面”的相转移方式精确地控制钙钛矿薄膜的形貌。

研究人员通过丝网印刷薄膜的动力学调控和器件结构优化，制备出全丝网印刷钙钛矿光伏器件，一台设备实现全部功能层制备，显著降低了设备需求、技术兼容性和制备成本。他们开发出效率为20.52%的丝网印刷钙钛矿光伏器件、14.98%的全丝网印刷钙钛矿光伏器件和11.80%的全丝网印刷钙钛矿光伏组件，未封装的器件在最大功率点恒定光照300小时后，能保持其初始效率的96.75%。