Печатные технологии — самый перспективный метод массового производства: они позволяют создавать гибкие и большие модули с минимальными затратами.

Но есть проблема. Частицы оксида олова (SnO₂), которые используют в качестве электронного транспортного слоя, при печати слипаются. Это приводит к неровностям на поверхности, дефектам в перовскитном слое и ухудшению эффективности.

Ученые из Института химической физики в Даляне нашли решение. Они добавили в коллоидный раствор SnO₂ хлорид тетраметиламмония (TMACL). Это вещество действует как якорь — удерживает наночастицы от слипания, делая покрытие более гладким и однородным.

Шероховатость поверхности уменьшилась на 32%, а количество дефектов сократилось.

Но это не всё. Азот в TMACL образует прочные связи со свинцом в перовскитном слое, работая как «молекулярный клей». В результате:

• плотность дефектов на границе слоев упала на 40%,
• заряд стал переноситься эффективнее.

Благодаря этому подходу ученые смогли масштабировать технологию. Они создали модуль площадью 57,2 см² полностью методом печати — его КПД достиг 22,76% (официально подтверждено 21,6%). Без защиты элемент сохранил 93,25% эффективности после 1500 часов работы в обычных условиях — это лучше, чем у аналогов.

Гибкие модули тоже показали отличные результаты: КПД выше 20% и сохранение 95,3% производительности после 500 сгибаний. Такие панели можно использовать в носимой электронике или интегрировать в транспорт.

Главные плюсы метода:

• совместимость с промышленной печатью (экономия материалов на 90%, энергии — на 50%),
• TMACL дешевле аналогов в 10 раз и не требует дополнительной обработки.

Наше решение упрощает массовое производство и приближает коммерческое использование перовскитных технологий, — говорит профессор Лю.

Результаты опубликованы в издании Joule.

Это исследование решает две ключевые проблемы перовскитных элементов: масштабируемость и стабильность. Большинство лабораторных рекордов КПД достигаются на маленьких образцах с дорогими методами напыления. Здесь же ученые показали, что печать — не просто альтернатива, а полноценный путь к массовому производству.

Особенно ценно, что метод:

• уменьшает дефекты без сложных модификаций,
• упрощает процесс  (не нужны дополнительные этапы вроде отжига),
• снижает стоимость за счет доступных материалов.

Гибкие модули открывают новые рынки — от одежды со встроенными панелями до солнечных крыш электромобилей.

Хотя стабильность улучшилась, 1500 часов (≈2 месяца), этого все еще мало для коммерции. Кремниевые панели работают десятилетиями. Также неясно, как поведет себя модуль при реальных нагрузках — перепадах температуры, влажности, механических повреждениях.

Ранее ученые разработали технологию, которая увеличивает эффективность солнечных батарей.