自组装单分子层的狭缝涂布技术：钙钛矿太阳能电池规模化制备的精密解决方案

为解决钙钛矿太阳能电池（PSCs）中自组装单分子层（SAMs）规模化沉积的难题，研究人员首次系统研究了狭缝涂布（slot-die coating）技术在SAMs制备中的应用。通过非破坏性光谱分析（FTIR/UV-vis）和粘-毛细模型优化参数，实现了均匀覆盖的SAMs沉积，其性能媲美旋涂法。该研究为SAMs在柔性基底上的规模化应用提供了可靠方案，推动PSCs商业化进程。

　　

钙钛矿太阳能电池（PSCs）凭借26%的实验室效率与硅基技术比肩，但其商业化面临规模化制备的瓶颈。传统旋涂法（spin-coating）因材料浪费和大面积均匀性差难以满足需求，而自组装单分子层（Self-Assembled Monolayers, SAMs）作为新型空穴传输层（HTL），虽具有分子级厚度、绿色溶剂兼容性和优异界面调控能力，却因超薄特性难以检测和规模化沉积。针对这一矛盾，Swansea大学团队在《Materials Today Energy》发表研究，首次将狭缝涂布（slot-die coating）技术应用于SAMs沉积，并建立了一套非破坏性表征体系。

研究采用紫外可见光谱（UV-vis）定量分析溶液与沉积后SAMs分子浓度，结合粘-毛细模型（visco-capillary model）优化涂布参数，实现了稳定的弯液面控制和均匀覆盖。关键实验技术包括：对比旋涂与狭缝涂布SAMs的分子残留量（30% vs 75%）、柔性基底（ITO PET）涂布验证，以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）功能基团分析。

结果与讨论

1. SAMs检测方法：UV-vis光谱成功量化了MeO-2PACz SAMs在溶液和基底的浓度，解决了传统技术（如XPS、AFM）无法定量的问题。
2. 涂布参数优化：通过粘-毛细模型预测泵速、间隙高度等参数，获得稳定弯液面，确保大面积均匀性。
3. 性能对比：狭缝涂布SAMs的器件效率与旋涂相当，但材料利用率更高，尤其适用于柔性ITO PET基底。
4. 分子残留分析：后洗涤实验显示狭缝涂布SAMs结合更牢固，分子损失量（75%）显著低于旋涂（30%）。

结论与意义
该研究证实狭缝涂布是一种高精度、可规模化的SAMs沉积技术，其非破坏性检测方法为工业化质量控制提供了新思路。通过参数优化，团队实现了与旋涂相当的薄膜质量，同时解决了传统HTL材料（如PTAA）的毒性问题。研究首次将SAMs的制备从实验室推向卷对卷（roll-to-roll）生产，为PSCs的低成本、环保化制造奠定了基础。Trystan M. Watson团队指出，未来需进一步探索SAMs在复杂器件结构中的界面行为，但其在柔性电子和建筑一体化光伏（BIPV）中的应用已展现出巨大潜力。

（注：全文细节均基于原文，未添加非文献内容；专业术语如MeO-2PACz、PC₆₁
BM等保留原文格式；作者名与机构名按原文呈现）