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近日，中國科學院大連化學物理研究所薄膜太陽能電池研究組研究員劉生忠、博士王開團隊采用狹縫涂布制備方法，結合高壓氮氣萃取和離子液體鈍化鈣鈦礦界面技術，制備出鈣鈦礦太陽能電池，該電池小面積效率達到22.7%(0.09cm2)，大面積組件達到19.6%(7.92cm2)。

狹縫涂布技術以成本低、生產量大、連續(xù)性好等優(yōu)點，成為鈣鈦礦太陽電池領域具有產業(yè)化前景的沉積技術之一。但是對于鈣鈦礦薄膜的大面積制備技術，如何控制大面積薄膜均勻性(厚度約500nm)和降低薄膜的缺陷密度仍具挑戰(zhàn)。

研究人員采用狹縫涂布沉積技術，結合高壓氮氣萃取(high pressure nitrogen-extraction)策略，有效調控鈣鈦礦薄膜的形核和晶粒生長，并驅動穩(wěn)定中間相的形成，從而沉積制備出均勻致密的鈣鈦礦薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，狹縫涂布沉積結合高壓氮氣萃取技術，可實現(xiàn)寬窗口大面積印刷鈣鈦礦薄膜，提高器件良率。此外，為有效減少鈣鈦礦表面缺陷，研究采用離子液體對表面進行有效鈍化處理，將小面積太陽電池的效率提高至22.7%，并將該策略擴展到大面積太陽電池制造，在40×40mm2的襯底上制備的鈣鈦礦電池組件的穩(wěn)態(tài)輸出效率達到19.4%。

該研究表明，結合高壓氮氣萃取技術的狹縫涂布印刷是一種高效、寬窗口、低成本、可擴展面積的鈣鈦礦太陽電池制備技術，有利于促進狹縫涂布沉積工藝的發(fā)展、推動該技術在大批量卷到卷連續(xù)沉積中的應用。相關研究成果發(fā)表在《先進材料》(Advanced Materials)上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略重點研究項目、國家自然科學基金、遼寧省博士創(chuàng)業(yè)基金、大連化物所創(chuàng)新基金項目、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院、國家重點研究項目、高等學校學科創(chuàng)新引智計劃(“111計劃”)、中科院知識創(chuàng)新工程等的資助。