黄维院士/陈永华教授团队 Nature：丝网印刷钙钛矿薄膜和全丝网印刷钙钛矿光伏器件

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日前，黄维院士和南京工业大学陈永华教授团队通过离子液体醋酸甲胺(MAAc)创造性地制备出长期稳定的钙钛矿印刷油墨，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。该项创新成果以“Perovskite solar cells based on screen-printed thin films"为题，北京时间11月10日于国际顶级期刊Nature（《自然》）在线发表。

印刷技术具有成本低、原料利用率高、制备工艺简单等突出优点，是钙钛矿光伏器件产业化的主要发展方向。当前，印刷钙钛矿光伏薄膜及器件工艺多种多样，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、成本低等突出优点，是钙钛矿太阳能电池产业化的理想技术。目前，采用丝网印刷技术制备钙钛矿光伏器件的缓冲层和电极已有较多成果报道。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粘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，该团队首次提出了粘度可控、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 cm s-1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。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，一台设备解决全部功能层制备，显著降低了设备需求、技术兼容性和制备成本。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，保持其初始效率的96.75％。

丝网印刷钙钛矿薄膜的技术原理图 (A)和薄膜形貌图(B)和溶剂粘度对比图(C)和钙钛矿印刷油墨粘度对比图(D)和提出的全丝网印刷钙钛矿器件的截面SEM图(E)和组件J-V曲线测试图 (F)以及器件的稳定性测试图(G)。

该工作由黄维院士和南京工业大学陈永华教授团队独立提出并完成，受到中国科学院上海硅酸盐研究所杨松旺研究员的支持。博士研究生陈畅顺、硕士研究生陈健鑫、韩虎忱和博士研究生晁凌锋为该文共同一作。 

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05346-0

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