硕士研究生刘稳在Adv. Mater.上发表研究论文
时间: 2025-12-07
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文章来源: 苏州大学可穿戴能源与智能光电器件实验室
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柔性钙钛矿太阳能电池(F-PSCs)凭借其轻质、可弯曲及可溶液加工等优势,在可穿戴电子与建筑一体化光伏等领域展现出巨大潜力。然而,实现其商业化应用的核心瓶颈在于长期环境稳定性,尤其是对水分的极端敏感性。与使用玻璃基底的刚性器件不同,柔性器件采用的聚合物基底具有更高的水汽透过率,水分极易渗透并诱发钙钛矿层发生不可逆降解、离子迁移及相变,导致性能急剧衰减。因此,在柔性器件内部构建高效、持久且能兼容柔性工艺的水汽阻隔界面,是推动该技术走向成熟的关键。
本文设计并开发了一种新型自修复疏水埋底界面,该界面由动态亚胺键交联的超分子聚合物与二氧化硅纳米颗粒复合而成。该涂层在沉积后可通过短暂的等离子处理获得临时亲水性,以完美兼容钙钛矿前驱体的溶液加工;随后,利用动态共价化学的自修复特性,界面能在室温下自发恢复其固有的超疏水状态,从而在器件内部重建持久的水氧屏障。更为重要的是,该界面不仅能被动阻隔水汽,其表面的化学基团还能主动与钙钛矿结晶中间体相互作用,引导形成垂直取向、高结晶质量的薄膜,从本质上提升了器件的本征稳定性。
基于此界面策略制备的柔性钙钛矿太阳能电池取得了突破性性能。小面积器件获得26.38%的光电转换效率,并展现出卓越的环境稳定性:85%相对湿度的苛刻条件下连续运行1000小时后,仍能保持81%以上的初始效率;同时,器件表现出优异的机械耐久性,在经历10,000次弯曲循环后性能衰减甚微,并成功通过了IPX7级防水测试。该研究为解决柔性钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性难题提供了一种普适且高效的界面工程方案。
论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202519163