Blade‐Coating with Engineered Evaporation Kinetics Enables Scalable Perovskite Photovoltaics with Minimal Efficiency Loss

光伏 材料科学 成核 结晶 能量转换效率 化学工程 晶体生长 钙钛矿(结构) 光伏系统 纳米技术 光电子学 化学 结晶学 有机化学 电气工程 工程类
作者
Huan Guo,Ligang Yuan,Yuyan Dong,Kezhou Fan,Manyu Lam,Chenghao Duan,Shibing Zou,Kam Sing Wong,Keyou Yan
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:9 (8): e2500141-e2500141 被引量:7
标识
DOI:10.1002/smtd.202500141
摘要

Abstract The blade‐coating method has become an important technology that can be expanded to manufacture perovskite solar photovoltaics. However, the inherent conflict between rapid solvent removal and crystallization control in ambient blade‐coating process fundamentally constrains the production throughput and film quality of perovskite solar modules. Here, a ternary solvent system (DMF/NMP/2‐methoxyethanol) with hierarchical volatility gradients is developed, synergistically integrated with vacuum‐flash evaporation to decouple nucleation and crystal growth kinetics. Specifically, 2‐methoxyethanol (2‐ME) enables vacuum flash‐induced supersaturation for templated nucleation, while NMP facilitates strain‐relaxed grain coalescence, and DMF ensures optimal ink rheology. This approach yields pinhole‐free films with enlarged grains under ambient conditions (T = ≈30 ± 5 °C, RH = 30 ± 10%). The blade‐coated n‐i‐p perovskite solar cells (active area: 0.08 cm 2 ) achieve a power conversion efficiency (PCE) of 23.24%, and 5 × 5 cm 2 mini‐modules (12 cm 2 active area) reach 22.12%, with merely 4.8% efficiency loss upon 150 times area upscaling. The devices exhibit improved stability, retaining 90% of their initial PCE after 800 h of maximum power point tracking (MPPT) at 25 °C. The approach establishes a unified solution that addresses crystallization precision, ambient compatibility, and industrial manufacturability in perovskite photovoltaics.
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