“印刷术”打破柔性钙钛矿电池难题  
 

■ 本报记者 甘晓 实习生 解旖媛

2017年12月29日，在中科院化学所绿色印刷重点实验室里，研讨人员向《中国迷信报》记者展现了他们最新制备的钙钛矿柔性太阳能电池。其厚度和柔韧水平与一张杂志纸差不多。3年来，他们应用&ldquo印刷术&rdquo打破了柔性钙钛矿太阳能电池难题，无望为柔性可穿戴电子设备提供牢靠电源。日前，这一效果在国际学术期刊《先进资料》上刊发。

此项研讨经过纳米组装&mdash印刷方式制备了钙钛矿的蜂巢状纳米支架，并在其外部搭建起&ldquo光学谐振腔&rdquo。这两项创新同时进步了柔性钙钛矿太阳能电池的力学波动性和光电转化率。

钙钛矿资料的新使用

&ldquo假如智能手表能装备太阳能发电的表带，就不必天天充电了。&rdquo谈到展开该研讨的初衷，论文第一作者、中科院化学所博士生胡笑添表示。钙钛矿发电效率的指数级增长和喷墨打印钙钛矿单晶资料的技术积聚让他看到了完成这一想法的能够。

钙钛矿光电转化效率高、价钱低，是一种良好的太阳能电池资料。当不少实验室都在如何让钙钛矿替代硅电池上下功夫时，宋延林课题组看到了另一个使用方向&mdash&mdash柔性太阳能发电资料。

科研人员对钙钛矿&ldquo又爱又恨&rdquo：其自身薄，基材厚度在一毫米以内，极具在人体上穿戴的能够，但材质脆、不耐弯折。为添加弯折性，胡笑添曾尝试用软性资料将钙钛矿上下包裹起来等多种方式，但效果都不尽善尽美。最终，他遭到自然界最波动力学构造蜂巢的启示，经过纳米组装&mdash印刷方式制备出&ldquo蜂巢状纳米支架&rdquo。其可作为力学缓冲层，完成了柔性钙钛矿太阳能电池更高的力学波动性。

同时，钙钛矿电池的光电转化率也是亟待处理的成绩之一。由于技术限制，钙钛矿薄膜的面积越大，光电转换率越低。胡笑添在器件外部搭起光学谐振腔，完成了50平方厘米面积上12.32%的光电转化率。

印刷制备提供技术积聚

现实上，宋延林课题组能克制钙钛矿的性质作出打破，离不开他们在绿色印刷上的技术积聚。区别于传统图文资料的印刷内容，宋延林课题组提出了&ldquo大印刷&rdquo概念，可以把各种有功用的资料经过印刷的方式印到基材上。

如今，科研人员的&ldquo印刷技艺&rdquo已准确到纳米级别，能打印出&ldquo最细的线&rdquo和&ldquo最小的点&rdquo。去年，实验室还成功研制出可穿戴传感器。其可辨认复杂表情，并无望使用于脉搏监测、心脏监护和近程操控等范畴。

&ldquo钙钛矿电池制备便是经过喷墨打印的方式将钙钛矿单晶资料打印到基材上。&rdquo宋延林说。

不只如此，用于进步弯折性的蜂巢状纳米支架也经过印刷制备：用墨水印刷的方式把蜂巢孔隙大小的球组装成单层严密陈列的方式，之后将蜂巢资料填充到球与球的间隙两头，再将球冲刷掉，就构成了蜂巢状的网。

大面积柔性资料将来可期蓬勃发展的行业不仅给从业者提供了巨大的发展机遇，也带来了全新的挑战。

3年工夫、2000多个器件，是宋延林率领课题组在这项研讨中的尝试。&ldquo时节性的湿度变化对实验成功率影响很大，跟碰运气一样，每个步骤都很细心、很仔细，但最初器件做出来功能就是不好。&rdquo宋延林回想说。在展开项目研讨的3年中，胡笑添和课题组成员每天都要做出至多3个样品测试数值。

胡笑添用镊子夹起一块指甲盖大小的玻璃板，一块深棕色的钙钛矿太阳能电池镶嵌其中。

&ldquo这是目前大局部实验室的研讨方向，在极小的面积上完成较大的光电转换率。这块资料的转换率到达20%左右，但面积太小，发电量也只要几毫瓦，使用价值还不够。&rdquo宋延林表示，迷信研讨要面向使用，钙钛矿太阳能电池不能一味追求高转化率而无视可用性。目前，实验室的研讨重点还是放在大面积和柔性上，更大面积、更易弯折的钙钛矿电池研讨效果无望2019年发布。

虽然间隔钙钛矿太阳能电池走出实验室还有许多难题，研讨人员仍然看好其将来使用。除了可穿戴设备，将来钙钛矿电池还能够使用在衣服、汽车玻璃贴膜等中央。其能吸收太阳光，转化的电量给其他设备充电，从而兼具环保和适用性。

《中国迷信报》 (2018-01-11 第4版 综合)