钙钛矿电池规模化生产取得新进展

德国科学家研究了钙钛矿太阳能电池的印刷工艺，得出了一些重要的结论，这些结论有助于开发适合于在衬底上沉积钙钛矿电池材料的“墨水”物质。

尽管近年来钙钛矿太阳能电池的研究取得了一些令人印象深刻的进展，但许多最显著的成就都产生在小于1平方厘米的设备上，并且使用的工艺并不适用于大规模商业设备的生产。

将这些实验室成果转化为大规模生产是另一个有待解决的研究领域。许多不同的工艺被建议用于此，其中槽模涂层和喷墨印刷是被提到最多的。这些方法和其他许多方法都涉及到创造一种含有溶剂和前体物质的“墨水”物质，这些物质沉积在基质上，然后蒸发，形成钙钛矿晶体结构。

“墨水”物质蒸发形成钙钛矿薄膜的示意图

了解这种所谓的“墨水”物质的组成如何影响蒸发过程和晶体膜的特性，对于实现钙钛矿太阳能电池的规模化生产至关重要。虽然早期的研究已经在为钙钛矿本身确定最佳前体材料方面取得了重大进展，但大规模生产所需的溶剂混合物和“墨水”物质形成的研究还处于更早期的阶段。

这项研究正是柏林亥姆霍兹中心(HZB)的科学家们最新研究的焦点。研究人员表示:“混合钙钛矿前体墨水中溶剂和共溶剂的复杂作用对中间相结构和成膜动力学的影响目前尚不清楚。理解溶剂配位强度和前驱溶液蒸发速率之间的相互作用，可以预测主要的杂化钙钛矿、中间溶剂相以及混合溶剂形成的动力学。”

研究人员表示:“在溶剂混合物中，蒸发是由蒸发速度最快的最易挥发的成分主导的，这改变了结晶时溶剂的比例。”形成机理主要取决于溶剂的蒸发速率和对卤化铅的结合强度。

通过这项研究，研究人员表示，能够根据“墨水”物质中材料的组合预测晶体薄膜的形成方式。这反过来也有助于为钙钛矿电池生产试验的一系列不同制造工艺设计合适的“墨水”物质。目前，当从实验室规模扩大到工业生产规模时，仍然缺乏系统的知识，有了这些结果，可以为进一步研发“墨水”材料铺平道路，使工业规模生产或钙钛矿薄膜的提高质量。