絲網印刷技術破解鈣鈦礦光伏產業化難題
2022-11-10 09:24 來源：中國科學報 責編：覃子喻
- 摘要：
- 南京工業大學團隊聯合西北工業大學團隊通過離子液體醋酸甲胺（MAAc）創造性制備出長期穩定的鈣鈦礦印刷油墨，解決了鈣鈦礦器件放大化面臨的科學與技術難題，將應用于制備圖案化的絲網印刷鈣鈦礦薄膜和全絲網印刷鈣鈦礦光伏器件，加速鈣鈦礦光伏產業化進程。相關論文11月10日在線發表于《自然》。
【CPP114】訊：南京工業大學團隊聯合西北工業大學團隊通過離子液體醋酸甲胺（MAAc）創造性制備出長期穩定的鈣鈦礦印刷油墨，解決了鈣鈦礦器件放大化面臨的科學與技術難題，將應用于制備圖案化的絲網印刷鈣鈦礦薄膜和全絲網印刷鈣鈦礦光伏器件，加速鈣鈦礦光伏產業化進程。相關論文11月10日在線發表于《自然》。
當前，印刷鈣鈦礦光伏薄膜及器件的工藝多種多樣，包括刮涂法、噴墨打印、涂布法、絲網印刷等，其中絲網印刷技術被認為具有工藝簡單、效率高、圖案化易、成本低等優點，是鈣鈦礦太陽能電池產業化的理想技術。
然而，絲網印刷制備鈣鈦礦活性層一直是科學界的難題，其關鍵問題是現有的低黏度有機溶劑體系難以應用于絲網印刷制備鈣鈦礦薄膜，限制了低成本絲網印刷鈣鈦礦光伏器件的發展。
針對這一難題，聯合團隊首次提出了黏度可控、組分可調、空氣穩定的離子液體鈣鈦礦印刷油墨，用于絲網印刷圖案化的鈣鈦礦薄膜，實現了超過20厘米每秒的印刷速率和接近100%的原料利用率，以“點-線-面”的相轉移方式精確地控制鈣鈦礦薄膜的形貌。
研究人員通過絲網印刷薄膜的動力學調控和器件結構優化，制備出全絲網印刷鈣鈦礦光伏器件，一臺設備實現全部功能層制備，顯著降低了設備需求、技術兼容性和制備成本。
據了解，他們開發出效率為20.52%的絲網印刷鈣鈦礦光伏器件、14.98%的全絲網印刷鈣鈦礦光伏器件和11.80%的全絲網印刷鈣鈦礦光伏組件，未封裝的器件在最大功率點恒定光照300小時后，能保持其初始效率的96.75%。
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