"马克笔书写钙钛矿太阳能模块：一种低成本、大面积、可图案化的新型制备技术"

研究人员针对钙钛矿太阳能电池(PSCs)规模化制备中存在的设备复杂、材料浪费和图案化困难等问题，创新性地开发了马克笔书写(MPW)技术。该技术通过调控墨水浓度、书写压力等参数，实现了200-1000 nm厚度可调的钙钛矿薄膜制备，并在刚性和柔性基底上分别获得16.3%和14.5%效率的碳电极钙钛矿太阳能模块(C-PSMs)，为可穿戴电子设备提供了新型电源解决方案。

　　

在可再生能源领域，钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其可调带隙、高吸光系数等特性，效率已从3.8%飙升至26%，但规模化制备仍面临巨大挑战。传统旋涂法会造成90%以上的材料浪费，而工业级涂布技术又受限于设备笨重、工艺复杂等问题。更棘手的是，模块制备必需的P1-P3激光划线步骤不仅需要昂贵设备，还容易因热效应损伤钙钛矿层。这些瓶颈严重制约着钙钛矿光伏技术的商业化进程。

河南大学和加拿大维多利亚大学的研究团队在《Nature Communications》发表突破性研究，开发出马克笔书写(MPW)新技术。通过利用马克笔的纤维毛细结构作为胶体均质器，配合2-甲氧基乙醇(2-ME)/N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂体系，实现了从1 cm²到100+ cm²的钙钛矿薄膜可控沉积。更巧妙的是，通过将NMP替换为四氢呋喃(THF)，首次实现了室温无退火的钙钛矿薄膜直接书写。这项技术不仅绕过了激光划线步骤，还创造了柔性碳电极C-PSCs 19.0%的效率纪录。

研究采用四大关键技术：1）通过动态光散射(DLS)和原位显微观察验证马克笔对胶体颗粒的均质化作用；2）利用机械控制系统实现80 mm/s的书写速度优化；3）开发阶梯状层叠结构解决模块串联系列问题；4）基于ISOS标准协议进行器件稳定性测试。

【薄膜特性调控】
通过调节墨水浓度和书写参数，实现了200-1000 nm厚度可控的薄膜沉积。DLS分析显示马克笔能将老化墨水的颗粒尺寸从>1000 nm均质至200-300 nm。THF溶剂体系使薄膜在室温气淬下15秒内完成结晶，XRD证实其纯相结构。

【器件性能突破】
刚性/柔性C-PSCs分别获得20.4%/19.0%的认证效率（退火条件），未退火器件仍达18.0%/16.4%。模块方面，4×4 cm²的刚性/柔性C-PSMs效率达16.3%/14.5%，且无需掩模和激光划线。

【应用场景拓展】
在气球表面书写的ITO-free器件可承受7.8%拉伸形变，而纤维素纸基器件经180°折叠仍能驱动LED。仿生太阳能树叶模块则展示了技术与美学的融合。

该研究开创了钙钛矿制备的新范式：1）马克笔成本不足激光设备的1%；2）材料利用率提升至90%以上；3）模块死区面积减少到0.1 mm。稳定性测试显示，封装器件在85°C老化1000小时后仍保持87.1%效率，满足ISOS-D-2标准。这种"笔尖上的光伏"技术，为户外应急电源、可穿戴设备等场景提供了即写即用的解决方案，让钙钛矿光伏真正走向大众化应用。