美国研发低成本的工业有机涂料制备

导读美国科学家设想了一种新的方法，将一种低成本的有机颜料应用到钙钛矿太阳能电池中。这项新技术据称能将设备的效率提高约1．2％，并改善电池的稳定性。

佛罗里达州立大学的研究人员在钙钛矿太阳能电池中使用了一种名为喹吖啶酮（QA）的低成本工业有机颜料作为表面钝化剂，以提高其稳定性和效率。

与此同时，斯坦福大学的科学家使用了带有两个喷嘴的机器人设备来快速生产钙钛矿薄膜。通过这些薄膜，他们制造出钙钛矿电池和组件的效率分别为18％和15．5％。他们认为，这种技术可以生产钙钛矿模块，每平方英尺的成本约为0．25美元。

该美国组织指出，质量保证（QA）是一种广泛用于红色涂料和化妆品的工业有机颜料，在空气中稳定、无毒，每公斤售价仅为0．50美元左右。该颜料的超分子结构赋予它良好的物理化学性质，包括高的抗光和热稳定性和优良的载流子迁移率。

通过纺丝包衣－退火工艺将该颜料应用于卤化物甲基铅碘（MAPbI3）薄膜。研究合著者马碧武说“太阳能电池在没有色素层的情况下效率为18．9％，有了它，这个数字上升到了21．1％。”

此外，科学家表示由于有了新的色素层，该细胞在环境条件下1000小时后仍能保持90％的初始效率。他们进一步解释说“通过简单的溶液处理和热退火添加不溶性色素层也会使细胞疏水性，这意味着水不能停留在细胞表面。”QA层的能量水平使级联、定向空穴从钙钛矿转移到空穴传输层，同时抑制电子转移，这分别提高了空穴提取效率和降低了电荷重组。

疏水性被认为是薄膜和太阳能电池本身的高稳定性的原因。学者们总结道“这项工作表明，用低溶解度工业颜料对卤化物钙钛矿薄膜进行表面钝化是解决钙钛矿太阳能电池长期稳定性问题的一种有前途的策略。”

本文介绍了低成本的工业有机涂料制备的高效、稳定的钙钛矿太阳能电池的涂料及其涂装工艺，并发表在Angewandte Chemie上。

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