摘要：一个研究小组已经开发出了一种喷墨印刷技术，用于制备铜锌锡硫薄膜材料的。基于这种喷墨印刷薄膜太阳能电池的全面积转换效率达到6.4%。虽然这个效率仍然低于这类材料的效率纪录，但是喷墨印刷技术大大减少了浪费，在工业生产中具有巨大优势。

 

喷墨印刷工作原理示意图

图片来源：HZB

按需滴定的喷墨印刷史一种很有前途的无浪费的材料图案化方法，因此，可以显著减少原材料成本。而且，喷墨印刷很容易采用适合于大规模生产的卷到卷工艺。从工业应用角度出发，喷墨印刷技术的这两个特点具有极大的好处。采用喷墨印刷的关键要求在于开发一种可用于产生致密均与薄膜的合适黏度和稳定性的油墨。

调整分子油墨（Tuning the molecular ink）

HZB异质材料体系研究所（Institute for Heterogeneous Material Systems of HZB）的Xianzhong Lin博士采用了一种最初为旋涂技术研发的分子油墨。将Cu、Zn、Sn金属盐和硫脲溶解于二甲亚砜（DMSO）溶剂中形成了油墨。他发现这种油墨的黏度可以通过调整油墨浓度及其成分来调节，也可以通过添加或减少各化学成分实现轻易控制。喷墨印刷制得的Cu-Zn-Sn-S前驱体薄膜在含硒气氛下退火可获得CZTSSe薄膜。

经济的工艺（Economical process）

初始优化工艺条件（如油墨成分、印刷参数）制得的太阳能电池已经取得了高达6.4%的转换效率。相比于旋涂技术，喷墨印刷技术制备薄膜具有减少浪费的巨大优势：旋涂过程中大量的油墨材料被浪费，而喷墨印刷特别经济。举例说明，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、浪费少（Low toxicity and low waste）

“虽然太阳能电池性能仍然远低于CZTSSe电池12.7%的转换效率纪录，但该方法的最大优势在于毒性低、材料浪费少。” Martha Lux-Steiner教授解释说。该团队目前正在进行铜锌锡硫薄膜工艺条件的优化，以期进一步提高太阳能电池性能，并通过喷墨印刷技术将其沉积于缓冲层和TCO（透明导电玻璃）层上。目标是不采用昂贵的真空技术印刷具有高转换效率的完整器件。这项工作开辟了铜锌锡硫薄膜太阳能电池制备的一条有效途径。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜    校正：摩天轮