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。11月10日，南京工业大学科研团队在钙钛矿薄膜制备领域取得突破，其科研成果“基于丝网印刷薄膜的钙钛矿太阳能电池”在国际顶级期刊Nature(《自然》)在线发表。

据介绍，以光伏为代表的可再生能源已逐渐成为实现“双碳”战略的主力军，而钙钛矿光伏因性能优异、成本低廉等突出特点，更是当前光伏领域发展的重要方向之一。课题负责人、南京工业大学柔性电子（未来技术）学院副院长陈永华教授介绍，丝网印刷技术被认为是钙钛矿太阳能电池产业化的理想技术，但丝网印刷制备钙钛矿活性层一直是科学界的难题。

“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。”论文共同第一作者博士生陈畅顺形象地介绍说，类似于油墨印刷试卷时，油墨太稀、不黏则刻板内的字难以在纸面上清晰呈现一样，低黏度的溶剂很难印刷厚度为400-500纳米厚的钙钛矿薄膜，限制了低成本丝网印刷钙钛矿光伏器件的发展。

如何解决丝网印刷制备钙钛矿活性层薄膜制备难题？研究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。“我们通过离子液体醋酸甲胺创造性地制备出长期稳定的和黏度可靠的钙钛矿印刷油墨，实现了丝网印刷，并实现了对薄膜厚度、面积和不同基材上的图案控制。”论文共同第一作者硕士研究生陈健鑫介绍说。

“我们课题组主要在两个方面取得了创新性成效，一是实现了丝网印刷钙钛矿油墨的可控制备，二是制备出高效稳定的全丝网印刷器件。”陈永华教授补充说，传统钙钛矿光伏器件制备过程中的五六种程序（工艺流程）需要对应五六台设备，但我们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，成功地实现了“一锅炖”，一台设备解决全部功能层制备。实验结果显示，丝网印刷钙钛矿薄膜的印刷速率可达每秒20厘米以上，生产出的钙钛矿光伏器件，光电转化效率达14.98%。陈永华表示，目前团队已成功制备出边长15厘米的正方形薄膜，下一步将向制备边长50厘米的薄膜努力。

据中国科学院院士黄维教授介绍，钙钛矿光伏产业作为打赢能源保卫战和守护环境攻坚战中的热点研究领域一直备受瞩目。他们团队在这一领域已深耕多年，2021年3月26日的研究成果被《科学》杂志报道，通过离子液体制膜解决了钙钛矿性能不稳、怕湿需在惰性气体中“生存”的 “敏感体质”，扩大了其环境适应性。现在，又通过丝网印刷破解了其光伏产业难题。“快速、低成本、高效的钙钛材料必将很快赋能经济社会建设和发展。”

通讯员 杨芳

南京日报/紫金山新闻记者 李花

2022年11月13日《紫金山新闻》：http://m.zjsnews.cn/news/4947970447215290229