段玉偉&彭強(qiáng)AM：26.57%效率 + 2000h長穩(wěn)！新型封裝層改寫鈣鈦礦電池性能版圖

主要內(nèi)容

在鈣鈦礦表面包覆內(nèi)部封裝層（IEL），是提升鈣鈦礦材料質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)高性能鈣鈦礦太陽能電池的關(guān)鍵技術(shù)路徑。然而傳統(tǒng)內(nèi)部封裝層存在長期被忽視的核心弊端 —— 不僅會因反應(yīng)副產(chǎn)物引發(fā)器件性能劣化，還面臨 “提升鈣鈦礦結(jié)晶質(zhì)量” 與 “減少鉛離子（Pb2?）泄漏” 的固有權(quán)衡矛盾，這一痛點(diǎn)嚴(yán)重制約了器件的綜合性能與商業(yè)化實(shí)用化進(jìn)程。

針對這一行業(yè)關(guān)鍵難題，成都理工大學(xué)段玉偉、彭強(qiáng)等人開展專項(xiàng)攻關(guān)，創(chuàng)新性通過硅氧烷基元的自交聯(lián)聚合與環(huán)氧乙烷基團(tuán)的開環(huán)加成反應(yīng)，原位合成了一種新型多功能內(nèi)部封裝層（IEL）。綜合表征結(jié)果證實(shí)，該封裝層的 GPTFP 分子中，氨基、羥基與碳 - 氟（C─F）鍵通過氫鍵、氧 - 鉛配位作用、氟 - 鉛相互作用及疏水效應(yīng)協(xié)同發(fā)力，實(shí)現(xiàn)四重核心功效：穩(wěn)定鈣鈦礦晶界結(jié)構(gòu)、高效鈍化表面缺陷、強(qiáng)效阻隔氧氣與水汽侵蝕，同時**限度抑制 Pb2?泄漏。經(jīng)該封裝層修飾后，鈣鈦礦材料的結(jié)晶質(zhì)量顯著躍升，殘余應(yīng)力得到有效緩解，在室溫環(huán)境下老化 200 天后仍能保持穩(wěn)定的黑色相，且在模擬極端嚴(yán)苛條件下未檢測到 Pb2?泄漏，環(huán)境安全性大幅提升。

依托這一創(chuàng)新封裝策略，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的倒置結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池展現(xiàn)出**的綜合性能：光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá) 26.83%，經(jīng)權(quán)威認(rèn)證為 26.57%，準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)輸出認(rèn)證效率達(dá) 26.51%；更值得關(guān)注的是，該器件在持續(xù) 1 - 太陽光照（AM1.5G，100 毫瓦 / 平方厘米）2000 小時后，以及在環(huán)境濕度 30±5%、溫度 25℃條件下儲存 2000 小時后，均能保留初始效率的 93% 以上，長效穩(wěn)定性表現(xiàn)突出。

段玉偉、彭強(qiáng)等人的這項(xiàng)研究，不僅從根源上破解了傳統(tǒng) IEL 的固有缺陷，更實(shí)現(xiàn)了器件 “高效率、長穩(wěn)性、低鉛泄漏” 的協(xié)同突破，為高性能鈣鈦礦太陽能電池的實(shí)用化、商業(yè)化推進(jìn)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，也為鈣鈦礦光伏器件的環(huán)境友好型設(shè)計(jì)提供了新的思路。

文獻(xiàn)信息

Meticulous Construction of Internal Encapsulation Layer via In Situ Self-Cross-Linking Polymerization and Ring-Opening Addition Reactions for Efficient and Environmental Perovskite Solar Cells

Qiuyan Cao, Yuwei Duan, Minghui Cheng, Dawei Luo, Zhuang Xie, Hongxiang Li, Yao Yao, Yu Chen, Qiang Peng

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202517304

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