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絲網(wǎng)印刷技術(shù)破解鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)化難題

2022-11-10 09:24 來源：中國科學(xué)報責(zé)編：覃子喻

摘要：: 南京工業(yè)大學(xué)團隊聯(lián)合西北工業(yè)大學(xué)團隊通過離子液體醋酸甲胺（MAAc）創(chuàng)造性制備出長期穩(wěn)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(xué)與技術(shù)難題，將應(yīng)用于制備圖案化的絲網(wǎng)印刷鈣鈦礦薄膜和全絲網(wǎng)印刷鈣鈦礦光伏器件，加速鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)化進程。相關(guān)論文11月10日在線發(fā)表于《自然》。

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【CPP114】訊：南京工業(yè)大學(xué)團隊聯(lián)合西北工業(yè)大學(xué)團隊通過離子液體醋酸甲胺（MAAc）創(chuàng)造性制備出長期穩(wěn)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(xué)與技術(shù)難題，將應(yīng)用于制備圖案化的絲網(wǎng)印刷鈣鈦礦薄膜和全絲網(wǎng)印刷鈣鈦礦光伏器件，加速鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)化進程。相關(guān)論文11月10日在線發(fā)表于《自然》。

當(dāng)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(wǎng)印刷等，其中絲網(wǎng)印刷技術(shù)被認為具有工藝簡單、效率高、圖案化易、成本低等優(yōu)點，是鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)業(yè)化的理想技術(shù)。

然而，絲網(wǎng)印刷制備鈣鈦礦活性層一直是科學(xué)界的難題，其關(guān)鍵問題是現(xiàn)有的低黏度有機溶劑體系難以應(yīng)用于絲網(wǎng)印刷制備鈣鈦礦薄膜，限制了低成本絲網(wǎng)印刷鈣鈦礦光伏器件的發(fā)展。

針對這一難題，聯(lián)合團隊首次提出了黏度可控、組分可調(diào)、空氣穩(wěn)定的離子液體鈣鈦礦印刷油墨，用于絲網(wǎng)印刷圖案化的鈣鈦礦薄膜，實現(xiàn)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(zhuǎn)移方式精確地控制鈣鈦礦薄膜的形貌。

研究人員通過絲網(wǎng)印刷薄膜的動力學(xué)調(diào)控和器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，制備出全絲網(wǎng)印刷鈣鈦礦光伏器件，一臺設(shè)備實現(xiàn)全部功能層制備，顯著降低了設(shè)備需求、技術(shù)兼容性和制備成本。

據(jù)了解，他們開發(fā)出效率為20.52%的絲網(wǎng)印刷鈣鈦礦光伏器件、14.98%的全絲網(wǎng)印刷鈣鈦礦光伏器件和11.80%的全絲網(wǎng)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%。