噴墨打印新型三溴化物鈣鈦礦薄膜進(jìn)行高光電壓太陽(yáng)能電池材料的高通量篩選
南方科技大學(xué)徐保民教授團(tuán)隊(duì)使用MicroFab Jetlab 4按需噴墨打印系統(tǒng)制備了一種不連續(xù)且不致密的鈣鈦礦薄膜，節(jié)省優(yōu)化致密膜所需的大量時(shí)間和精力，并可以顯著擴(kuò)展篩選方法對(duì)各種鈣鈦礦成分的適用性,以加速高通量篩選發(fā)現(xiàn)用于高光電壓太陽(yáng)能電池的新型三溴化鈣鈦礦材料。
介紹
近些年，噴墨打印鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶過(guò)程得到了廣泛的探索和優(yōu)化，相應(yīng)的太陽(yáng)能電池顯示出連續(xù)功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）提高到21.6%。盡管高質(zhì)量噴墨打印薄膜取得了重大進(jìn)展，但大多數(shù)研究工作都集中在噴墨打印單組分鈣鈦礦薄膜上，而不是批量多組分鈣鈦礦薄膜上。批量多組分鈣鈦礦薄膜的打印細(xì)節(jié)和結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的控制復(fù)雜性顯著增加，這在*大程度上阻礙了噴墨打印多組分鈣鈦礦薄膜的發(fā)展。南方科技大學(xué)徐保民教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究了一種高通量篩選方法如圖1所示，使用三種前驅(qū)體溶液（FAPbBr3，MAPbBr3和CsPbBr3）噴墨打印不同點(diǎn)間距的薄膜，并且以快速和自動(dòng)化的方式形成30個(gè)具有相似帶隙的混合三溴化鈣鈦礦薄膜，通過(guò)優(yōu)化結(jié)晶動(dòng)力學(xué)，使所有薄膜都具有**接近的晶粒尺寸。因此，獲得的30種混合薄膜的PL壽命數(shù)據(jù)庫(kù)能夠有效地篩選和識(shí)別高光電壓太陽(yáng)能電池的新成分。
結(jié)論
本次開發(fā)了一種基于高通量噴墨打印技術(shù)（MicroFab）的高效成分篩選方案，使用噴墨打印方法制備了多種混合溴化物鈣鈦礦薄膜，并通過(guò)優(yōu)化結(jié)晶動(dòng)力學(xué)來(lái)獲得具有相似帶隙和接近的晶粒尺寸的薄膜。通過(guò)這種方法，研究人員建立了一套光致發(fā)光壽命數(shù)據(jù)庫(kù)，用于高效篩選和識(shí)別用于高光電壓太陽(yáng)能電池的新組合。通過(guò)控制噴墨打印器的噴射單滴體積、噴射滴數(shù)、印點(diǎn)位置和前驅(qū)物的打印順序，能夠精確控制混合前驅(qū)物薄膜的組，使得制備混合鈣鈦礦薄膜的過(guò)程實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化，大大提高了生產(chǎn)效率和樣品一致性。展現(xiàn)出噴墨打印技術(shù)在加速發(fā)現(xiàn)新的鈣鈦礦材料以及高光電壓太陽(yáng)能電池的研究中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
[1] Chen S , Zhang L , Liu Y ,et al.High throughput screening of novel tribromide perovskite materials for high-photovoltage solar cells[J].Journal of Materials Chemistry A[2023-08-25].
