如何用“墨水”打印出高效柔性的钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池发展迅速，正逐步向产业化迈进。柔性钙钛矿太阳能电池（F-PSCs）相比刚性电池具有轻薄、可弯曲等优势，应用场景更广泛，比如可作为柔性电子设备的便携式电源。然而，尽管小面积柔性电池效率已有显著突破，但规模化生产时效率明显下降，远低于大面积刚性模组。n-i-p结构的钙钛矿电池适合湿法印刷工艺，有望降低量产成本，其中氧化锡（SnO₂）纳米晶体因载流子迁移率高、成本低，常被用作电子传输层（ETL）。但电子传输层作为最薄的功能层，往往是大面积柔性器件制备的瓶颈，且目前研究多集中于难以规模化的旋涂工艺。

SnO₂墨水是固含量极低的浆料，纳米晶体易团聚沉降，这是印刷大面积电子传输层的主要挑战。本研究将聚丙烯酸（PAA）引入SnO₂纳米晶体墨水，利用PAA的多羧基与SnO₂纳米晶体螯合，形成三维网络结构，增强纳米晶体的分散性，同时减缓溶剂蒸发速度。这样印刷出的电子传输层覆盖均匀、形貌平整致密，还能优化钙钛矿与电子传输层之间的界面，促进电荷转移并抑制非辐射复合。

实验表明，经PAA改性的柔性器件效率高达22.46%（认证效率21.56%），在3000次弯曲循环后仍能保持初始效率的89.3%，储存2000小时后保留92.4%。为验证规模化可行性，研究团队通过槽模印刷制备了30厘米×30厘米的柔性模组，其效率达16.40%（认证16.28%）。这一技术通过改善墨水稳定性和薄膜质量，提升了柔性钙钛矿太阳能电池的效率、稳定性和机械性能，为其工业化发展提供了可行方案。