德國科學家研究了鈣鈦礦太陽能電池的印刷工藝，得出了一些重要的結論，這些結論有助於開發適合於在襯底上沉積鈣鈦礦電池材料的“墨水”物質。

儘管近年來鈣鈦礦太陽能電池的研究取得了一些令人印象深刻的進展，但許多最顯著的成就都產生在小於1平方釐米的設備上，並且使用的工藝並不適用於大規模商業設備的生產。

將這些實驗室成果轉化為大規模生產是另一個有待解決的研究領域。許多不同的工藝被建議用於此，其中槽模塗層和噴墨印刷是被提到最多的。這些方法和其他許多方法都涉及到創造一種含有溶劑和前體物質的“墨水”物質，這些物質沉積在基質上，然後蒸發，形成鈣鈦礦晶體結構。

“墨水”物質蒸發形成鈣鈦礦薄膜的示意圖

瞭解這種所謂的“墨水”物質的組成如何影響蒸發過程和晶體膜的特性，對於實現鈣鈦礦太陽能電池的規模化生產至關重要。雖然早期的研究已經在為鈣鈦礦本身確定最佳前體材料方面取得了重大進展，但大規模生產所需的溶劑混合物和“墨水”物質形成的研究還處於更早期的階段。

這項研究正是柏林亥姆霍茲中心(HZB)的科學家們最新研究的焦點。研究人員表示:“混合鈣鈦礦前體墨水中溶劑和共溶劑的複雜作用對中間相結構和成膜動力學的影響目前尚不清楚。理解溶劑配位強度和前驅溶液蒸發速率之間的相互作用，可以預測主要的雜化鈣鈦礦、中間溶劑相以及混合溶劑形成的動力學。”

研究人員表示:“在溶劑混合物中，蒸發是由蒸發速度最快的最易揮發的成分主導的，這改變了結晶時溶劑的比例。”形成機理主要取決於溶劑的蒸發速率和對鹵化鉛的結合強度。

通過這項研究，研究人員表示，能夠根據“墨水”物質中材料的組合預測晶體薄膜的形成方式。這反過來也有助於為鈣鈦礦電池生產試驗的一系列不同製造工藝設計合適的“墨水”物質。目前，當從實驗室規模擴大到工業生產規模時，仍然缺乏系統的知識，有了這些結果，可以為進一步研發“墨水”材料鋪平道路，使工業規模生產或鈣鈦礦薄膜的提高品質。