南開劉永勝Angew：原位聚合輔助策略使結(jié)晶大氣刮涂鈣鈦礦組件效率突破20.78%！

主要內(nèi)容

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）作為一種**發(fā)展?jié)摿Φ墓夥夹g(shù)，正吸引著廣泛關(guān)注。然而，其商業(yè)化進(jìn)程卻面臨兩大阻礙：一是可擴(kuò)展性方面的挑戰(zhàn)，二是潛在的鉛泄漏問題。在此形勢下，南開大學(xué)劉永勝帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)，成功研發(fā)出一種創(chuàng)新的原位聚合策略。

該策略的核心在于構(gòu)建功能性底部界面層和體相聚合物網(wǎng)絡(luò)。通過這一方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對空氣刮刀涂布鈣鈦礦薄膜結(jié)晶過程的精準(zhǔn)調(diào)控，以及對薄膜缺陷的有效鈍化。

在具體實(shí)驗(yàn)操作中，團(tuán)隊(duì)將2 - 氨基乙基甲基丙烯酸酯鹽酸鹽（2 - Amh）作為單體，均勻沉積在基底之上。隨后，在熱退火過程中，該單體發(fā)生聚合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的聚合物結(jié)構(gòu)。緊接著，對摻入2 - Amh的鈣鈦礦前驅(qū)體進(jìn)行刮刀涂布。在后續(xù)的熱退火環(huán)節(jié)，底部聚合物界面層與體相內(nèi)原位形成的聚合物網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了顯著的協(xié)同效應(yīng)。這種協(xié)同作用極大地提升了薄膜的均勻性和結(jié)晶度，為鈣鈦礦太陽能電池性能的提升奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

不僅如此，嵌入的聚合物網(wǎng)絡(luò)還發(fā)揮了多重環(huán)保作用。它能夠有效減少受損器件中的鉛泄漏，降低對環(huán)境的潛在危害；同時，還能抑制Ni3?將I?氧化為I?的過程，從而保障器件的長期穩(wěn)定性和可靠性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，基于空氣刮刀涂布鈣鈦礦薄膜的器件表現(xiàn)出色。其5×5 cm2微型組件（面積10.80 cm2）的穩(wěn)態(tài)效率達(dá)到了20.78%，這一數(shù)據(jù)充分證明了該策略在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。作為對比，采用相同策略的旋涂器件也展現(xiàn)出了較高的光電轉(zhuǎn)換效率。不過，鑒于本研究的核心聚焦于空氣刮刀涂布技術(shù)，旋涂器件的相關(guān)數(shù)據(jù)僅作參考，并非本次研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

綜上所述，這些研究成果為可擴(kuò)展的鈣鈦礦光伏技術(shù)提供了**前景的解決方案。它不僅在提升器件性能方面取得了顯著成效，還兼顧了環(huán)境可持續(xù)性，為鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化應(yīng)用開辟了新的道路。