静电雾化印制高性能薄膜电池
【​南方科技大学赵新彦和邓巍巍教授】

 

基于溶液的薄膜光伏电池发展迅猛,光电转换效率屡创新高。另一方面,人们一直梦想像印刷报纸一样印刷光伏电池。常规喷涂和喷墨打印技术产生的液滴直径在十微米量级,远大于光伏电池的一百纳米膜厚。静电喷雾可产生均匀的亚微米液滴,其优异的性能被John Fenn用于电喷雾质谱仪中,并获得2002年诺贝尔化学奖。静电喷雾还可多喷头并行喷印大面积器件。此外,静电喷雾因其在制备百纳米厚度薄膜太阳能电池中的良好应用前景而备受研究人员的关注。

南方科技大学的赵新彦教授和邓巍巍教授近期在Opto-Electronic Advances发表了关于电喷雾制备薄膜光伏电池最新进展的综述。电喷雾技术具备的特性使其非常适合用于薄膜太阳能电池的印制,例如兼容卷对卷工艺,液滴尺寸均匀可调,可在大气压下操作,材料利用率高等。综述先介绍了电喷雾的基本原理和独特性能,随后分别介绍了静电喷雾在喷印聚合物太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和染料敏化太阳能电池方面的工作。这些结果体现了静电喷雾在溶液法制备薄膜光伏电池的优势。静电喷雾还表现出制备均匀膜或具备纳米结构乃至多尺度薄膜的能力。静电喷雾还可改善活性层的形貌,获得的器件光电转换效率与旋涂器件相当。文章还讨论了静电喷雾成为大规模制造主流技术之前所面临的挑战和机遇。

静电喷雾产生亚微米液滴,直径可调,可多喷头并行,成为制备薄膜光伏电池的有力工具

研究团队简介

南方科技大学邓巍巍教授(团队PI)曾任Virginia Tech终身副教授,于2017年加入南方科技大学创建液滴工程实验室(Droplet ENGineering Lab, 简称DENG Lab)。团队关注具有自由界面的基本微纳尺度流动单元(液滴、射流、液膜),探索小尺度下的强界面效应、强梯度效应、多场效应。重点研究柔性光电器件喷印中的关键流体力学问题,如液滴的生成、蒸发、输运、碰撞、冲击、铺展、卷气、润湿。团队曾在Physical Review Letters 和 Soft Matter上发表封面文章。团队获得国家自然科学基金重点项目和国防专项基金等资助。

相关论文

Zhao X Y, Deng W W. Printing photovoltaics by electrospray. Opto-Electron Adv 3, 190038 (2020).

DOI:10.29026/oea.2020.190038