2017年12月29日，在中科院化学所绿色印刷要点试验室里，研讨人员向《我国科学报》记者展现了他们最新制备的钙钛矿柔性太阳能电池，厚度和柔韧程度与一张杂志纸差不多。三年来，他们使用“印刷术”打破了柔性钙钛矿太阳能电池难题，有望为柔性可穿戴电子设备供给较为牢靠电源。日前，这一成果在世界学术期刊《先进资料》（Adv. Mater.）上刊发。
这项研讨经过纳米拼装-印刷方法制备了钙钛矿的蜂巢状纳米支架，并在其内部搭建起“光学谐振腔”，这两项立异一起进步了柔性钙钛矿太阳能电池力学安稳性和光电转化率。
“假如智能手表能配太阳能发电的表带，就不必天天充电了。”谈到展开该研讨的初衷，论文榜首作者、我国科学院化学所博士生胡笑添表明。钙钛矿发电功率的指数级添加和喷墨打印钙钛矿单晶资料的技术堆集让他看到这一主意完成的或许。
钙钛矿光电转化功率高、价格低，是一种杰出的太阳能电池资料。当不少试验室都在怎么让钙钛矿替代硅电池上下功夫时，宋延林课题组看到了另一个使用方向柔性太阳能发电资料。
科研人员对钙钛矿“又爱又恨”，其自身薄，基材厚度在一毫米以内，极具在人体上穿戴的或许；但原料脆，不耐弯折。为添加弯折性，胡笑添曾测验用软性资料将钙钛矿上下包裹起来等多种方法，作用都不尽善尽美。终究，他遭到自然界最安稳力学结构蜂巢的启示，经过纳米拼装-印刷方法制备出“蜂巢状纳米支架”可作为力学缓冲层，完成了柔性钙钛矿太阳能电池更高的力学安稳性。
一起，钙钛矿电池的光电转化率也是亟待解决的问题之一。因为技术约束，钙钛矿薄膜的面积越大，光电转换率越低。胡笑添则在器材内部搭起光学谐振腔，完成了50平方厘米面积上12.32%的光电转化率，在高功率电池在大面积可重复性上获得重大打破。
事实上，宋延林课题组能克服钙钛矿的性质作出打破离不开他们在绿色印刷上的技术堆集。有别于传统图文资料的印刷内容，宋延林课题组提出了“大印刷”概念，能够把各种有功用的资料经过印刷的方法印到基材上。现在，科研人员的“印刷技术”已准确到纳米等级，能打印出“最细的线”和“最小的点”。上一年，试验室还成功做出了可穿戴传感器，可辨认杂乱表情，并有望使用于脉息监测、心脏监护和长途控制等范畴。
“钙钛矿电池制备便是经过喷墨打印的方法将钙钛矿单晶资料打印到基材上。”宋延林说。
不仅如此，用于进步弯折性的蜂巢状纳米支架也经过印刷制备：“咱们用墨水印刷的方法把蜂巢巨细的球拼装成单层严密摆放的方式，之后将蜂巢资料填充球与球的空隙中心，再将球冲刷掉，就形成了蜂巢状的网。”
三年，2000多个器材，是宋延林带领课题组在这项研讨中的测验。“季节性的湿度改变对试验成功率影响都很大，跟撞命运相同，每个过程都很仔细很仔细，但最终器材做出来功能便是欠好。”宋延林回想。在项目研讨的三年中，胡笑添和课题组成员每天都要做至少三个样品出来测验数值。
胡笑添用镊子夹起一块指甲盖巨细的玻璃板，一块深棕色的钙钛矿太阳能电池镶嵌其间。
“这是现在大部分试验室的研讨方向，在极小的面积上完成较大的光电转换率，这块资料转换率到达20%左右，但面积太小，发电量也只要几毫瓦，使用价值还不行。”宋延林表明，科学研讨要面向使用，钙钛矿太阳能电池不能一味寻求高转化率而忽视可用性。现在，试验室的研讨要点还放在大面积和柔性上，更大面积、更易弯折的钙钛矿电池研讨成果有望下一年发布。
虽然间隔钙钛矿太阳能电池走出试验室还有许多难题，研讨人员仍然看好其未来使用。除了可穿戴设备，未来，钙钛矿电池还或许使用在衣服、汽车玻璃贴膜等当地，吸收太阳光，转化的电量给其他设备充电，既环保又有用。