德國科學(xué)家研究了鈣鈦礦太陽能電池的印刷工藝，得出了一些重要的結(jié)論，這些結(jié)論有助于開發(fā)適合于在襯底上沉積鈣鈦礦電池材料的“墨水”物質(zhì)。

盡管近年來鈣鈦礦太陽能電池的研究取得了一些令人印象深刻的進(jìn)展，但許多最顯著的成就都產(chǎn)生在小于1平方厘米的設(shè)備上，并且使用的工藝并不適用于大規(guī)模商業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)。

將這些實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為大規(guī)模生產(chǎn)是另一個有待解決的研究領(lǐng)域。許多不同的工藝被建議用于此，其中槽模涂層和噴墨印刷是被提到最多的。這些方法和其他許多方法都涉及到創(chuàng)造一種含有溶劑和前體物質(zhì)的“墨水”物質(zhì)，這些物質(zhì)沉積在基質(zhì)上，然后蒸發(fā)，形成鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)。

“墨水”物質(zhì)蒸發(fā)形成鈣鈦礦薄膜的示意圖

了解這種所謂的“墨水”物質(zhì)的組成如何影響蒸發(fā)過程和晶體膜的特性，對于實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的規(guī)模化生產(chǎn)至關(guān)重要。雖然早期的研究已經(jīng)在為鈣鈦礦本身確定最佳前體材料方面取得了重大進(jìn)展，但大規(guī)模生產(chǎn)所需的溶劑混合物和“墨水”物質(zhì)形成的研究還處于更早期的階段。

這項(xiàng)研究正是柏林亥姆霍茲中心（HZB）的科學(xué)家們最新研究的焦點(diǎn)。研究人員表示：“混合鈣鈦礦前體墨水中溶劑和共溶劑的復(fù)雜作用對中間相結(jié)構(gòu)和成膜動力學(xué)的影響目前尚不清楚。理解溶劑配位強(qiáng)度和前驅(qū)溶液蒸發(fā)速率之間的相互作用，可以預(yù)測主要的雜化鈣鈦礦、中間溶劑相以及混合溶劑形成的動力學(xué)。”

研究人員表示：“在溶劑混合物中，蒸發(fā)是由蒸發(fā)速度最快的最易揮發(fā)的成分主導(dǎo)的，這改變了結(jié)晶時溶劑的比例。”形成機(jī)理主要取決于溶劑的蒸發(fā)速率和對鹵化鉛的結(jié)合強(qiáng)度。

通過這項(xiàng)研究，研究人員表示，能夠根據(jù)“墨水”物質(zhì)中材料的組合預(yù)測晶體薄膜的形成方式。這反過來也有助于為鈣鈦礦電池生產(chǎn)試驗(yàn)的一系列不同制造工藝設(shè)計(jì)合適的“墨水”物質(zhì)。目前，當(dāng)從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模擴(kuò)大到工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模時，仍然缺乏系統(tǒng)的知識，有了這些結(jié)果，可以為進(jìn)一步研發(fā)“墨水”材料鋪平道路，使工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)或鈣鈦礦薄膜的提高質(zhì)量。

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