钙钛矿太阳能电池因其优异的光电特性、低成本制备工艺和可调的带隙，近年来成为光伏领域的研究热点。然而，传统的旋涂法在制备大面积钙钛矿薄膜时存在均匀性差、材料浪费严重等问题，限制了其商业化应用。相比之下，刮刀法作为一种可扩展的涂布技术，具有操作简单、材料利用率高、适用于大面积制备等优势，逐渐成为钙钛矿薄膜制备的重要方法。本文将重点探讨刮刀法在钙钛矿太阳能电池制备中的优势，并与旋涂法进行对比分析。

刮刀法与旋涂法的对比

• 薄膜均匀性与大面积制备

旋涂法——通过高速旋转基板，利用离心力将溶液均匀涂布在基板上。然而，由于离心力的不均匀分布，旋涂法在制备大面积薄膜时容易出现边缘和中心厚度不一致的问题，导致薄膜均匀性较差。

刮刀法——通过刮刀的线性运动将溶液均匀涂布在基板上，能够更好地控制薄膜的厚度和均匀性，尤其适用于大面积薄膜的制备。刮刀法的线性涂布方式避免了旋涂法中因离心力不均匀导致的薄膜厚度差异。

• 材料利用率

旋涂法——旋涂过程中，大量溶液因离心力被甩出基板，材料利用率较低，通常只有10%-20%。

刮刀法——刮刀法通过精确控制涂布量和刮刀速度，能够显著提高材料利用率，通常可达到80%以上，降低了制备成本。

• 结晶控制与薄膜质量

旋涂法——旋涂法在快速旋转过程中，溶剂挥发速度较快，容易导致钙钛矿结晶不均匀，形成针孔和缺陷，影响薄膜质量。

刮刀法——刮刀法可以通过调节刮刀速度、基板温度和溶剂挥发速度，更好地控制钙钛矿的结晶过程，获得更均匀、致密的薄膜。此外，刮刀法还可以通过热辅助或空气辅助技术进一步优化结晶过程，减少缺陷态密度。

• 工艺复杂度与设备成本

旋涂法——需要高精度的高速旋转设备，且对基板的平整度要求较高，设备成本和维护成本较高。

刮刀法——对刮刀直线性要求高，基板平整度依据涂膜膜厚和精度要求不一，清洗和操作方便，适合实验室及大规模工业化生产。

刮刀法能够在大面积基板上均匀涂布钙钛矿薄膜，适用于钙钛矿太阳能电池的规模化生产。刮刀法通过精确控制涂布量，显著提高了材料利用率，降低了钙钛矿太阳能电池的制备成本。与旋涂法相比，刮刀法在材料利用率和成本控制方面具有明显优势。通过调节涂布参数（如刮刀速度、基板温度等），能够更好地控制钙钛矿的结晶过程，获得高质量的薄膜。例如，采用热辅助刮刀法制备的钙钛矿薄膜具有更高的结晶度和更低的缺陷态密度，显著提升了电池的光电性能。除此之外，还能够与多种添加剂工程相结合，进一步优化钙钛矿薄膜的性能。例如，通过添加二甲基亚砜（DMSO）或辛基溴化胺（OABr），可以调控钙钛矿的结晶窗口，延缓结晶速率，减少薄膜缺陷，提高电池的稳定性和效率。

有研究表明，采用刮刀法制备的钙钛矿太阳能电池在空气中（湿度>60%）实现了19.7%的PCE，且迟滞比仅为3.2%。此外，刮刀法制备的电池在空气中存放500小时后，效率仍能保持初始值的92%，展示了其优异的稳定性。与旋涂法相比，刮刀法制备的钙钛矿薄膜具有更高的均匀性和更低的缺陷态密度，电池的开路电压（Voc）和填充因子（FF）显著提升。例如，采用刮刀法制备的电池Voc达到1.12 V，而旋涂法制备的电池Voc通常低于1.10 V。