全絲網印刷鈣鈦礦光伏器件首次製成

科技日報訊 （記者金鳳 通訊員楊芳）鈣鈦礦材料因性能優異、成本低廉等突出特點，成為當前光伏領域發展的重要方向之一。南京工業大學科研團隊聯合我國相關學者在鈣鈦礦薄膜製備領域取得突破，首次實現了絲網印刷鈣鈦礦油墨和薄膜的可控制備，並首次製備出高效穩定的全絲網印刷鈣鈦礦光伏器件。相關成果11月9日在線發表於國際期刊《自然》。

鈣鈦礦薄膜沉積有旋塗法、刮塗法、噴墨印刷和絲網印刷等方法，其中，絲網印刷是指利用絲網鏤孔版和印料，經刮印得到圖形，具有工藝簡單、效率高、圖案化易、成本低等優點，被認為是鈣鈦礦太陽能電池產業化的理想技術。

“此前，採用絲網印刷技術可以製備鈣鈦礦器件的電子傳輸層、空穴傳輸層和電極層，但鈣鈦礦活性層一直無法用絲網印刷技術製備。”論文共同通訊作者、南京工業大學柔性電子（未來技術）學院副院長陳永華介紹。

“絲網印刷製備鈣鈦礦活性層一直是科學界的難題，因為現有的低黏度有機溶劑體系難以應用於絲網印刷製備鈣鈦礦薄膜，限制了低成本絲網印刷鈣鈦礦光伏器件的發展。”論文共同第一作者陳暢順表示。

如何解決絲網印刷製備鈣鈦礦活性層薄膜製備難題？“我們首次製備出了黏度可控、組分可調、空氣穩定的離子液體鈣鈦礦印刷油墨，實現了絲網印刷，並實現了對薄膜厚度、面積和不同基材上的圖案控制。”論文共同第一作者陳健鑫説。

據悉，此次研究中，團隊開發出的絲網印刷鈣鈦礦光伏器件光電轉化效率為20.52%，全絲網印刷鈣鈦礦光伏器件光電轉化效率為14.98%，全絲網印刷鈣鈦礦光伏組件為光電轉化效率11.80%。未封裝的器件在最大功率點恆定光照300小時後，能保持其初始效率的96.75%。絲網印刷圖案化的鈣鈦礦薄膜，實現了每秒超過20釐米的印刷速率和接近100%的原料利用率。

“鈣鈦礦電池在空氣中的穩定性不好，怕濕、容易被氧化，製作過程需要在手套箱內完成，但用絲網印刷技術製備鈣鈦礦薄膜及器件，就可以在空氣中製備，這將有利於推動鈣鈦礦電池的產業化應用。”陳永華説。