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仪表网 研发快讯】钙钛矿太阳能电池不断提高的能量转换效率对于光伏行业的发展具有重要意义。金属有机-无机杂化钙钛矿材料因其出色的光电性质成为钙钛矿太阳能电池的关键组成部分。然而，相比于旋涂制备，印刷方法(如刮涂、狭缝涂布等)涂膜过程中的流变学行为更为复杂，对薄膜结晶过程缺乏精细调控，导致薄膜形貌较差，进而限制了印刷制备的光伏器件光电转换效率的提升。因此，设计适用于印刷制备的钙钛矿前驱体墨水对提升器件性能有着重要的意义。
在国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和北京分子科学国家研究中心的支持下，化学所绿色印刷实验室宋延林研究员、乔雅丽研究员团队聚焦钙钛矿型太阳能器件由旋涂小面积到刮涂大面积器件与模组制备中性能降低的普遍问题，通过对印刷过程中大面积钙钛矿薄膜的结晶动力学与取向调控，获得了高质量钙钛矿薄膜并用于构筑高效钙钛矿光伏器件。提出通过设计适用于印刷制备的钙钛矿前驱体墨水，调控刮涂过程中的溶剂去除速率；同时，结合微结构界面对钙钛矿薄膜结晶取向的诱导，在印刷制备钙钛矿光伏器件方面取得了系列研究进展(Angew.Chem. Int. Ed. 2023,62,e202300971;Adv. Mater.2024,36,2408448;Nano Energy2021,89,106384)。
近期，该团队通过在钙钛矿前驱体墨水中设计制备各向异性的钙钛矿胶束，刮涂制备了高效的钙钛矿光伏器件。相比于各向同性的球形胶束，各向异性的椭球形胶束在胶束间范德华力和涂膜弯液面中的液流的共同作用下，在所沉积的薄膜中展现出取向更好的堆积方式，有效提升了刮涂制备钙钛矿薄膜的结晶质量。基于各向异性胶束的前驱体溶液制备的钙钛矿光伏器件在孔径面积为0.09cm2和13.94cm2的孔径面积分别实现了24.31%和21.67%(经认证为21.37%)的光电转换效率。该工作展示了针对印刷制备方法设计钙钛矿前驱体墨水的重要性，并揭示了前驱体溶液中胶束行为对所成薄膜的影响规律，为印刷制备高性能钙钛矿光伏器件提供了新思路。相关研究成果近日发表于Advanced Materials期刊上(Adv. Mater.2025,DOI: 10.1002/adma.202418790)。第一作者为博士研究生杨永瑞，吴晶晶、张堃和汪洋为共同第一作者，通讯作者是宋延林研究员、乔雅丽研究员、中国科学院高能物理研究所陈雨副研究员。
通过含有各向异性胶束的前驱体墨水印刷制备高质量钙钛矿薄膜
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