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钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为一种极具前景的光伏技术,具有出色的功率转换效率和巨大的规模化应用潜力。然而,在印刷制备过程中,固有的咖啡环效应会导致胶体颗粒的不均匀沉积,引发非均匀结晶,严重限制了大面积器件的性能。这一问题不仅使钙钛矿薄膜的结晶动力学复杂化,也阻碍了适用于不同器件尺度的通用流体控制策略的发展。

本工作中,南昌大学胡笑添陈义旺等人利用咖啡环形成机制,结合快速干燥与液滴破碎技术,在埋底界面构建了尺寸可调的流动锁定网络。该网络有效限制了钙钛矿胶体颗粒在流动和干燥阶段的无序迁移,抑制了宏观咖啡环的形成,减轻了其对器件结晶与性能的不利影响。基于此,优化后的PSCs实现了26.61%的高效率,而大面积模块(100 cm²)仍保持21.39%的优异效率,展现出卓越的可扩展性与器件均匀性。

文章亮点:

  1. 创新性界面设计逆向利用咖啡环效应,通过喷雾沉积与网状破碎构建尺寸可调的流动锁定网络,有效抑制钙钛矿胶体颗粒在大面积沉积中的无序迁移。

  2. 优异器件性能与可扩展性:实现小面积(0.10 cm²)器件效率26.61%大面积模块(100 cm²)效率21.39%,展示出良好的规模化制备潜力与器件均匀性。

  3. 显著稳定性提升:引入流动锁定网络的器件在85°C、85%相对湿度下老化1200小时后仍保持93%的初始效率,显示出优异的湿热稳定性。

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C. Gong, C. Wang, B. Fan, et al. “ Coffee-Ring-Engineered Interfacial Layer Enables Fluid-Locking for Scalable Perovskite Photovoltaics.” Advanced Materials (2026): e18582.

https://doi.org/10.1002/adma.202518582

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