一個研究小組已經(jīng)開發(fā)出了一種噴墨印刷技術(shù)，用于制備銅鋅錫硫薄膜材料的?；谶@種噴墨印刷薄膜太陽能電池的全面積轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6.4%。雖然這個效率仍然低于這類材料的效率紀(jì)錄，但是噴墨印刷技術(shù)大大減少了浪費(fèi)，在工業(yè)生產(chǎn)中具有巨大優(yōu)勢。

按需滴定的噴墨印刷史一種很有前途的無浪費(fèi)的材料圖案化方法，因此，可以顯著減少原材料成本。而且，噴墨印刷很容易采用適合于大規(guī)模生產(chǎn)的卷到卷工藝。從工業(yè)應(yīng)用角度出發(fā)，噴墨印刷技術(shù)的這兩個特點(diǎn)具有極大的好處。采用噴墨印刷的關(guān)鍵要求在于開發(fā)一種可用于產(chǎn)生致密均與薄膜的合適黏度和穩(wěn)定性的油墨。

調(diào)整分子油墨（Tuning the molecular ink）

HZB異質(zhì)材料體系研究所（Institute for Heterogeneous Material Systems of HZB）的Xianzhong Lin博士采用了一種最初為旋涂技術(shù)研發(fā)的分子油墨。將Cu、Zn、Sn金屬鹽和硫脲溶解于二甲亞砜（DMSO）溶劑中形成了油墨。他發(fā)現(xiàn)這種油墨的黏度可以通過調(diào)整油墨濃度及其成分來調(diào)節(jié)，也可以通過添加或減少各化學(xué)成分實(shí)現(xiàn)輕易控制。噴墨印刷制得的Cu-Zn-Sn-S前驅(qū)體薄膜在含硒氣氛下退火可獲得CZTSSe薄膜。

經(jīng)濟(jì)的工藝（Economical process）

初始優(yōu)化工藝條件（如油墨成分、印刷參數(shù)）制得的太陽能電池已經(jīng)取得了高達(dá)6.4%的轉(zhuǎn)換效率。相比于旋涂技術(shù)，噴墨印刷技術(shù)制備薄膜具有減少浪費(fèi)的巨大優(yōu)勢：旋涂過程中大量的油墨材料被浪費(fèi)，而噴墨印刷特別經(jīng)濟(jì)。舉例說明，本研究中不足20微升的油墨就可在1英寸X1英寸基底上制得1微米厚的CZTSSe薄膜。

毒性低、浪費(fèi)少（Low toxicity and low waste）

“雖然太陽能電池性能仍然遠(yuǎn)低于CZTSSe電池12.7%的轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄，但該方法的最大優(yōu)勢在于毒性低、材料浪費(fèi)少。” Martha Lux-Steiner教授解釋說。該團(tuán)隊(duì)目前正在進(jìn)行銅鋅錫硫薄膜工藝條件的優(yōu)化，以期進(jìn)一步提高太陽能電池性能，并通過噴墨印刷技術(shù)將其沉積于緩沖層和TCO（透明導(dǎo)電玻璃）層上。目標(biāo)是不采用昂貴的真空技術(shù)印刷具有高轉(zhuǎn)換效率的完整器件。這項(xiàng)工作開辟了銅鋅錫硫薄膜太陽能電池制備的一條有效途徑。

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