中国科学院分子胶水锚定技术突破

中国科学院大连化学物理研究所的杨栋和刘生忠研究团队在钙钛矿太阳能电池的大规模制备方面取得了突破。他们开发的分子胶水界面锚定技术，成功实现了高效、大面积钙钛矿组件的涂布印刷制备。通过在氧化锡前驱体胶体溶液中加入四甲基氯化铵，抑制氧化锡纳米颗粒聚集，提升了溶液稳定性和薄膜均匀性。这一技术使涂布后薄膜的表面粗糙度降低32%，界面缺陷密度降低40%，大面积钙钛矿组件效率达到22.76%，为钙钛矿太阳能电池的产业化提供了高性价比的解决方案。

近期，中国科学院大连化学物理研究所的杨栋和刘生忠研究团队在钙钛矿太阳能电池的大规模制备方面取得了显著进展。该团队创新性地开发了分子胶水界面锚定技术，成功实现了高效、大面积钙钛矿组件的涂布印刷制备。

钙钛矿太阳能电池因其高效能和低成本等优点，被认为是未来光伏技术的关键。在产业化过程中，大面积连续生产的涂布印刷工艺是首选。然而，电子传输层的氧化锡纳米颗粒在涂布时容易聚集，导致薄膜不均匀，进而引发钙钛矿层结晶缺陷和界面电荷传输障碍，限制了电池性能的提升。

该研究通过在氧化锡前驱体胶体溶液中加入四甲基氯化铵，利用正负电荷相互作用，锚定氧化锡颗粒，抑制其聚集，提升了溶液的稳定性。实验结果显示，这一技术使涂布后薄膜的表面粗糙度降低了32%，且针孔缺陷减少。此外，四甲基氯化铵分子中的氮原子与钙钛矿中的铅离子形成化学键，类似“胶水”般紧密连接电子传输层和钙钛矿吸光层，使界面缺陷密度降低40%，提高了电荷提取效率。

基于“分子胶水”策略，研究团队实现了从实验室到大规模生产的钙钛矿组件制备。采用全涂布工艺制备的57.20 cm2大面积钙钛矿组件效率达到22.76%，经国际权威机构认证的效率为21.60%。未封装的器件在空气环境中(ISOS-O测试)运行1,500小时后，仍保持93.25%的初始效率，这种高稳定性为钙钛矿组件的商业化应用提供了坚实的支撑。该技术在柔性钙钛矿电池中的表现同样出色，57.20 cm2的大面积柔性钙钛矿组件效率超过20%，经500次弯折后效率保持率达95.3%，为柔性钙钛矿电池在可穿戴设备和车载发电等应用场景开辟了新途径。

与依赖高纯度溶剂和小面积制备的传统旋涂工艺相比，“分子胶水”策略的最大优势在于其与涂布印刷工艺的高度兼容性。该技术可实现米级薄膜的连续生产，并将材料利用率提升至90%以上，能耗降低50%。四甲基氯化铵作为工业级试剂，成本仅为传统界面修饰材料的1/10，且无需额外复杂工艺，有望为钙钛矿太阳能电池的产业化提供高性价比的解决方案。

相关研究成果以《环境全刀片式钙钛矿太阳能组件的界面分子锚定》为题，发表在《焦耳》(Joule)杂志上。该研究得到了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项(B类)、大连化物所-沈阳自动化所联合创新基金等的支持。

分子胶水界面锚定技术助力实现高效大面积钙钛矿组件的涂布印刷制备

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