近日，华南师大/赣南师大王祯/高进伟团队在刮涂大面积制备高效稳定的钙钛矿太阳电池展开创新型工作，并取得重要研究进展。相关研究成果“Dynamic Reconstruction of Fluid Interface Manipulated by Fluid Balancing Agent for Scalable Efficient Perovskite Solar Cells”，在国际权威学术期刊《Advanced Materials》上发表。
实验室规模的旋涂技术被广泛用于制造小尺寸、高效的钙钛矿太阳能电池。然而，由于大面积制造过程中钙钛矿前体溶液的复杂流体动力学和干燥行为，实现大面积、高均匀性的钙钛矿薄膜以及由此产生的高效太阳能电池器件仍然具有挑战性。然而，刮涂法制备的PSC性能严重落后于旋涂技术。最大的挑战是刮涂过程中前驱体流体复杂的流变效应对钙钛矿薄膜结晶动力学和形貌的影响。
利用流体平衡剂控制流体界面动态重建以实现大面积的高效钙钛矿太阳能电池。
实验室规模的旋涂技术被广泛用于制造小尺寸、高效的钙钛矿太阳能电池。然而，由于大面积制造过程中钙钛矿前体溶液的复杂流体动力学和干燥行为，实现大面积、高均匀性的钙钛矿薄膜以及由此产生的高效太阳能电池器件仍然具有挑战性。在这项研究中，通过可扩展的刮刀涂层技术，借助一种新颖的双向Marangoni 对流策略，成功获得了高质量、无针孔、大面积的 FAPbI3 钙钛矿薄膜。
通过加入甲醇 (MeOH) 作为流体平衡剂，可以有效调节 Marangoni 对流的方向，从而减轻印刷过程中胶体前体颗粒的无序运动。结果，小面积FAPbI3 器件（0.07 cm²）和大面积模块（21 cm²）分别实现了 24.45% 和20.32% 的最佳功率转换效率 (PCE)。值得注意的是，在稳定照明下，该器件达到了 24.28% 的稳定 PCE。此外，未封装的器件表现出优异的操作稳定性，在环境条件下（35 ± 5% 相对湿度，30°C）经过 1,800 小时后仍保留了其初始 PCE 的 92.03%。为了证明该策略的普适性，制造了蓝色钙钛矿发光二极管，其外量子效率 (EQE) 为 14.78%，电致发光波长 (EL) 为 494 nm。这项工作为推进溶液处理、工业规模生产高质量和稳定的钙钛矿薄膜和太阳能电池提供了重要的技术。
王祯副研究员、高兴森研究员和高进伟教授为共同通讯作者，高进伟教授、高兴森研究员和王祯副研究员共同指导的博士研究生孙凯为论文第一作者。
图1
原文链接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202419419
通讯作者简介：
王祯：华南师范大学副研究员，“青年英才”引进人才，硕士生导师。主要研究方向为钙钛矿光伏器件以及有机光电材料与器件。在国际权威学术期刊Adv. Mater.，Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., J. Mater. Chem. A, Solar RRL, ACS Appl. Mater. Inter.等期刊发表高质量研究论文20余篇，主持国家自然科学基金青年基金项目，广东省自然科学基金面上项目及博士后基金面上项目等。
高进伟：赣南师范大学物理与电子信息学院教授、先进光电子研究中心主任，Surfaces and Interfaces 主编。主要研究方向为钙钛矿半导体技术(太阳电池与X射线探测与成像)、新型柔性透明导电薄膜及其产业化等。在 Nat. Commun., Adv.Mater., Energy Environ. Sci., ACS Nano等期刊发表研究论文200余篇、撰写中文专著3部、获授权发明专利42件。获教育部高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)二等奖、中国材料研究学会技术发明一等奖、中国材料学会粤港澳大湾区高价值专利培育大赛50强。指导学生获教育部全国大学生挑战杯科技竞赛特等奖。在新型透明导电薄膜/钙钛矿光伏/半导体光电探测等基础研究和智能制造等领域开展研究，多项技术已实现完整知识产权布局及企业横向课题转化，产业化前景良好。
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