通过柔性仿生微锥图案化PDMS抗反射膜提升钙钛矿太阳能电池性能的软压印技术研究

本文报道了一种通过简易软压印技术制备柔性仿生倒置微锥图案化PDMS（IMCP-PDMS）膜的方法，将其作为抗反射（AR）层显著提升了钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光电转换效率（PCE）。该膜使太阳光加权总透射率（TSW）升至96.5%，平均雾度（Havg）达91.4%，兼具疏水自清洁特性（接触角114°）和热阻隔功能，最终将PSC效率从15.92%提升至17.41%，为低成本、可规模化生产的高效稳定太阳能器件提供了创新解决方案。

　　

章节亮点

柔性仿生倒置微锥图案化PDMS（IMCP-PDMS）的制备

通过简易三步软压印技术（SIL）在蓝宝石模具上制备IMCP-PDMS膜。首先对商用微图案化蓝宝石基板（MC-PSS）进行氟化硅烷疏水处理，防止PDMS粘连；随后将PDMS溶液旋涂于模具表面，经热固化后剥离，获得高保真复制的倒置微锥结构薄膜。

结果与讨论

图1展示了IMCP-PDMS的制备流程及其在PSC玻璃表面的贴合过程。图1a为MC-PSS模具的光刻与干法刻蚀制备示意图；图1b-c呈现了PDMS在模具上的旋涂、固化及剥离步骤。IMCP-PDMS在380–800?nm波长范围内展现出显著提升的总透射率和漫透射率，其太阳光加权总透射率（T_SW）高达~96.5%（裸玻璃为~91.7%），平均雾度（H_avg）跃升至~91.4%（裸玻璃仅~0.5%）。该结构通过梯度折射率效应和光散射能力增强光子捕获，同时疏水表面（接触角≈114°）赋予自清洁功能。热管理测试表明，IMCP-PDMS能有效阻隔热量，提升PSC在持续光照下的运行稳定性。

结论

本研究创新性地利用仿生IMCP-PDMS膜作为AR层，通过低成本SIL技术显著优化PSC的光学性能。该膜不仅将T_SW提升至96.5%，还通过增强漫透射率（>80%）和短路电流密度，将PCE从15.92%提高至17.41%。其疏水性与热稳定性进一步保障了器件在户外环境中的长期可靠性，为高效太阳能转换技术提供了实用化路径。