文章来源：光电期刊原文作者：崔冰宇
导读
太阳能电池是一种可以直接将清洁、可再生的并且体量巨大的太阳能转化为电力的装置。在过去的10年，随着低成本可再生能源技术的发展，基于溶液的太阳能电池(SPPV)和其他太阳能电池相比也逐渐表现出竞争力。目前有三种主流的SPPV：聚合物太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和染料敏化太阳能电池(DSSC)。每种电池的能量转化效率(PCE)都超过14%。和原材料是硅的太阳能电池相比，由于SPPV可以在低温低压下由丰富的廉价的原材料制造，其生产过程已经有了很大的简化。此外，SPPV还能自然地兼容卷对卷工艺，采用柔性基底，而且十分环保，因此它可以极大降低生产成本，具有良好的工业生产前景。要实现这一远景，必须要研究低成本、可大规模的生产流程来代替实验室标准下的旋涂技术。有两类技术可以用来制造薄膜：1.基于连续液相的方法，包括刮刀或剪切板涂层，以及狭缝涂布；2.基于分散相或者液滴的方法，比如喷印和喷涂。绝大多数喷涂技术都是气动的，这会造成大量的材料浪费。而电喷雾仅仅依靠电场产生准单分散的带电液滴，可以减少材料的浪费。此外，电喷雾还可以在非真空环境下使用，所以自然地兼容卷对卷工艺。它还附带一些由于使用电场带来的好处，如更少的材料损失、生成纳米结构等。同时，电喷雾能优化聚合物分子的排列和方向，在特定情况下可以提高装置的性能。因此，电喷雾已经成为十分有前景的制造SPPV的方法(表1)。表101
电喷雾应用于材料加工技术的理论基础
1.1锥射流模式概述
电喷雾本质上是一种流体力学现象。其中，液体弯月面在电流体动力学压强下产生形变，变成圆锥状，伴随着一道细束从锥顶散出。这个过程可以产生单分散的、大小从几纳米到微米的液滴。要构建一个典型的电喷雾装置，可以通过将毛细管加电压到几千伏特来向液体提供固定的电导，如图1(a)和1(b)所示。液体在毛细管终端呈圆锥状，又称为泰勒锥。电剪切压强在自由表面附近加速液体，将其速度从在圆锥底部几乎为0提高到在锥顶的至少10米/秒。这个运行模式也是通常的锥射流喷射模式。
通过调整基底到泰勒锥的距离，电喷雾既可以喷印，又可以沉积。当距离在毫米尺度或者和圆锥直径相当，我们称之为近场。近场适合喷印。当底层距离发射器有几厘米远的时候，我们称为远场。远场适合沉积。另外一个