近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員楊棟和劉生忠團(tuán)隊，在鈣鈦礦太陽能電池規(guī)?；苽浞矫嫒〉眠M(jìn)展。該團(tuán)隊開發(fā)出分子膠水界面錨定技術(shù)，實現(xiàn)了高效、大面積鈣鈦礦組件涂布印刷制備。

　　鈣鈦礦太陽能電池憑借高效率、低成本等優(yōu)勢，被視為下一代光伏技術(shù)的核心。在產(chǎn)業(yè)化中，適合大面積連續(xù)生產(chǎn)的涂布印刷工藝是首選技術(shù)路線。然而，作為電子傳輸層的氧化錫納米顆粒在涂布過程中易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致薄膜不均勻，進(jìn)而引發(fā)鈣鈦礦層結(jié)晶缺陷和界面電荷傳輸障礙，制約電池性能提升。

　　該研究將四甲基氯化銨引入氧化錫前驅(qū)體膠體溶液中，通過正負(fù)電荷相互作用，錨定氧化錫顆粒，抑制其團(tuán)聚，提升溶液穩(wěn)定性。實驗表明，這一技術(shù)使涂布后的薄膜表面粗糙度降低32%，且針孔缺陷減少。同時，四甲基氯化銨分子中的氮原子與鈣鈦礦中的鉛離子形成化學(xué)鍵，如同“膠水”一樣緊密連接電子傳輸層和鈣鈦礦吸光層，使界面缺陷密度降低40%，提升了電荷提取效率。

　　基于這一“分子膠水”策略，研究實現(xiàn)了鈣鈦礦組件從實驗室水平制備到規(guī)?；a(chǎn)，采用全涂布工藝制備的57.20 cm2大面積鈣鈦礦組件效率達(dá)22.76%，經(jīng)國際權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證效率為21.60%；未封裝器件在大氣環(huán)境（ISOS-O測試）下運行1,500小時后仍保持93.25%的初始效率，高穩(wěn)定性為鈣鈦礦組件的商業(yè)化應(yīng)用提供支撐。該技術(shù)在柔性鈣鈦礦電池中同樣表現(xiàn)優(yōu)異，57.20 cm2的大面積柔性鈣鈦礦組件效率超過20%，經(jīng)500次彎折后效率保持率達(dá)95.3%，為柔性鈣鈦礦電池在可穿戴設(shè)備和車載發(fā)電等場景應(yīng)用開辟了新路徑。

　　相比于依賴高純度溶劑和小面積制備的傳統(tǒng)旋涂工藝，“分子膠水”策略的最大優(yōu)勢在于其與涂布印刷工藝具有深度適配性。該技術(shù)可實現(xiàn)米級薄膜連續(xù)生產(chǎn)，并將材料利用率提升至90%以上，能耗降低50%。四甲基氯化銨作為工業(yè)級試劑，成本僅為傳統(tǒng)界面修飾材料的1/10，且無需額外復(fù)雜工藝，有望為鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化提供便利的高性價比解決方案。

　　相關(guān)研究成果以Interfacial molecular anchor for ambient all-bladed perovskite solar modules為題，發(fā)表在《焦耳》（Joule）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）、大連化物所-沈陽自動化所聯(lián)合創(chuàng)新基金等的支持。