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Ink Engineering of Inkjet Printing Perovskite.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-08-05 , DOI: 10.1021/acsami.0c09485 Zehua Li 1 , Pengwei Li 2 , Gangshu Chen 1 , Yajie Cheng 1 , Xiaodong Pi 3 , Xuegong Yu 3 , Deren Yang 3 , Liyuan Han 4 , Yiqiang Zhang 1, 3 , Yanlin Song 2
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-08-05 , DOI: 10.1021/acsami.0c09485 Zehua Li 1 , Pengwei Li 2 , Gangshu Chen 1 , Yajie Cheng 1 , Xiaodong Pi 3 , Xuegong Yu 3 , Deren Yang 3 , Liyuan Han 4 , Yiqiang Zhang 1, 3 , Yanlin Song 2
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Inkjet printing method is one of the most effective ways for fabricating large-area perovskite solar cells (PSCs). However, because ink crystallizes rapidly during printing, the printed perovskite film is discontinuous with increasing defects. It severely restricts the application of the inkjet printing technology to the fabrication of perovskite photovoltaic devices. Here, we designed a new mixed-cation perovskite ink system that can controllably retard the crystallization rate of perovskite. In this new ink system, the printing solvent is composed of n-methyl pyrrolidone (NMP) and dimethyl formamide (DMF), and PbX2 is replaced by PbX2-DMSO (X = Br, I) complex as a printing precursor to create a high-quality perovskite layer. Accordingly, the printed Cs0.05MA0.14FA0.81PbI2.55Br0.45 perovskite film exhibited high homogeneity with a large grain size (over 500 nm). Besides, the printed perovskite film possessed lower defects with improved carrier lifetime compared to the control sample. Combining these advantages, the printed PSC delivers decent power conversion efficiencies (PCEs) of 19.6% (0.04 cm2) and 17.9% (1.01 cm2). The large-area device can still retain its original efficiency of 89% when stored in air with humidity less than 20% for 1000 h.
中文翻译：
喷墨印刷钙钛矿的油墨工程。
喷墨印刷方法是制造大面积钙钛矿太阳能电池（PSC）的最有效方法之一。但是，由于油墨在印刷过程中迅速结晶，因此印刷的钙钛矿薄膜是不连续的，并且缺陷增加。它将喷墨打印技术的应用严格地限制在钙钛矿光伏器件的制造中。在这里，我们设计了一种新型的混合阳离子钙钛矿油墨体系，该体系可控制地延迟钙钛矿的结晶速率。在这种新的油墨系统中，印刷溶剂由正甲基吡咯烷酮（NMP）和二甲基甲酰胺（DMF）组成，PbX 2被PbX 2 -DMSO（X = Br，I）配合物代替，从而形成印刷前体高质量的钙钛矿层。因此，打印的Cs0.05 MA 0.14 FA 0.81 PbI 2.55 Br 0.45钙钛矿薄膜表现出高均质性，且晶粒尺寸大（超过500 nm）。此外，与对照样品相比，印刷的钙钛矿膜具有较低的缺陷和改善的载体寿命。结合这些优势，印刷的PSC可提供19.6％（0.04 cm 2）和17.9％（1.01 cm 2）的体面功率转换效率（PCE ）。当在湿度小于20％的空气中存储1000小时时，大面积设备仍可以保持其89％的原始效率。
更新日期：2020-09-02
中文翻译：
喷墨印刷钙钛矿的油墨工程。
喷墨印刷方法是制造大面积钙钛矿太阳能电池（PSC）的最有效方法之一。但是，由于油墨在印刷过程中迅速结晶，因此印刷的钙钛矿薄膜是不连续的，并且缺陷增加。它将喷墨打印技术的应用严格地限制在钙钛矿光伏器件的制造中。在这里，我们设计了一种新型的混合阳离子钙钛矿油墨体系，该体系可控制地延迟钙钛矿的结晶速率。在这种新的油墨系统中，印刷溶剂由正甲基吡咯烷酮（NMP）和二甲基甲酰胺（DMF）组成，PbX 2被PbX 2 -DMSO（X = Br，I）配合物代替，从而形成印刷前体高质量的钙钛矿层。因此，打印的Cs0.05 MA 0.14 FA 0.81 PbI 2.55 Br 0.45钙钛矿薄膜表现出高均质性，且晶粒尺寸大（超过500 nm）。此外，与对照样品相比，印刷的钙钛矿膜具有较低的缺陷和改善的载体寿命。结合这些优势，印刷的PSC可提供19.6％（0.04 cm 2）和17.9％（1.01 cm 2）的体面功率转换效率（PCE ）。当在湿度小于20％的空气中存储1000小时时，大面积设备仍可以保持其89％的原始效率。
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