Henry J. Snaith&陈尚尚Sci.Adv.:稳定钙钛矿墨水助力可扩展涂覆实现高效钙钛矿组件

钙钛矿墨水在决定薄膜质量与器件性能中起着关键作用，墨水的稳定性对于确保器件的高重复性至关重要。

本文牛津大学Henry J. Snaith和南京大学陈尚尚等人揭示了当前铯-甲脒三碘化铅（CsₓFA₁ₓPbI₃）墨水的不稳定性问题，其聚集和沉淀趋势源于过强的溶剂-铅-卤化物配位作用。通过调控前驱体盐与溶剂间的配位强度，我们确定了溶剂配位-分散平衡是墨水稳定性的主导因素，并开发出一种稳定性显著提升、储存寿命大幅延长的钙钛矿墨水。该墨水有效调控了墨水的干燥与薄膜结晶过程，从而制备出均匀性优异、缺陷密度低的刮涂钙钛矿薄膜。这一改进将空气环境下制备的p-i-n型钙钛矿微型组件的孔径效率提升至23.5%。

所得器件同时展现出高耐久性，在遵循ISOS-L-2标准协议进行1700小时最大功率点跟踪后，仍保持初始效率的99%。

研究亮点：

1. 揭示墨水失稳机理并提出稳定新策略：研究发现传统2-甲氧基乙醇（2-ME）/二甲基亚砜（DMSO）溶剂体系中，DMSO与Pb²⁺的强配位作用导致PbI₂-DMSO复合物沉淀，是墨水快速（<15分钟）失稳的主因。创新性地提出并验证了“溶剂配位-分散平衡”是控制墨水稳定性的关键，为设计稳定墨水提供了理论依据。

2. 开发超高稳定性DMF/NMP钙钛矿墨水：基于上述机理，选用配位强度适中的N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）与高溶解能力的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）组合，开发出新型CsFA基钙钛矿墨水。该墨水在空气中储存寿命超过10,000分钟，极大提升了工艺宽容度和可重复性，克服了规模化制备中墨水快速降解的瓶颈。

3. 实现高效率、高稳定性大面积器件制备：使用该稳定墨水在环境空气中刮涂制备的钙钛矿薄膜质量高、缺陷少、均匀性好。基于此，p-i-n型钙钛矿太阳能电池最高效率达到26.05%（认证），微型组件孔径效率达23.5%（认证22.84%）。封装器件在65°C、连续光照下进行MPPT跟踪1700小时后，效率保持率高达99%，展现出卓越的运行稳定性。

Yangyang Liu et al. ,Stabilized perovskite ink for scalable coating enables high-efficiency perovskite modules.Sci. Adv.12,eaec0915(2026).

DOI:10.1126/sciadv.aec0915

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec0915

学术交流QQ群

知光谷光伏器件学术QQ群：641345719

钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信

为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信pvalley2024，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。