蘇大李耀文AM：自愈型疏水埋底界面實(shí)現(xiàn)效率達(dá)26.38%！的耐濕柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池

發(fā)表時(shí)間：2025-12-10 14:53

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主要內(nèi)容

柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（pero-SCs）是**潛力的硅基光伏技術(shù)互補(bǔ)候選器件，然而其穩(wěn)定性仍遠(yuǎn)未達(dá)到工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，尤其在塑料基底透水引發(fā)的長(zhǎng)期潮濕環(huán)境暴露下，穩(wěn)定性衰減問(wèn)題亟待解決。傳統(tǒng)疏水中間層雖具備阻水能力，但通常與極性鈣鈦礦前驅(qū)體溶液難以兼容，不適用于鈣鈦礦薄膜底層。針對(duì)這一核心問(wèn)題，蘇州大學(xué)李耀文、許桂英等人開(kāi)發(fā)了一種自愈型疏水涂層（SHC）界面阻隔層，該涂層由含動(dòng)態(tài)亞胺交聯(lián)結(jié)構(gòu)的超分子聚合物與二氧化硅（SiO?）納米顆粒構(gòu)筑制備而成，兼具抑制水汽滲透與調(diào)控鈣鈦礦結(jié)晶的雙重功能。

這種 SHC 涂層具備強(qiáng)疏水性、超低水汽透過(guò)率（WVTR，水汽透過(guò)率）及優(yōu)異自愈能力，即便歷經(jīng)表面處理與鈣鈦礦薄膜沉積等工序，仍能持續(xù)保持穩(wěn)定防護(hù)效能。除有效阻隔水汽外，該涂層還可與碘化鉛（PbI?）發(fā)生相互作用，調(diào)控其取向生長(zhǎng)，進(jìn)而引導(dǎo)鈣鈦礦晶粒朝著致密堆疊、殘余 PbI?減少的方向生長(zhǎng)，最終制備出致密無(wú)雜相、具有擇優(yōu)取向的高性能鈣鈦礦薄膜。

器件性能測(cè)試表明，基于 SHC 改性的柔性 pero-SCs 取得突破性成果：0.062 cm2 小面積器件光電轉(zhuǎn)換效率達(dá) 26.38%（認(rèn)證效率 25.74%），1.004 cm2 大面積器件效率達(dá) 24.80%，均刷新柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率紀(jì)錄。同時(shí)，器件展現(xiàn)出**的耐久性能：在相對(duì)濕度 85% 的環(huán)境下，效率衰減至初始值 80% 的時(shí)間（T??）超過(guò) 1000 h，完全符合 IPX7 防水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；經(jīng)過(guò) 10000 次彎折循環(huán)后（彎折半徑 X mm），仍保持優(yōu)異的機(jī)械完整性與電學(xué)性能穩(wěn)定性。

本研究證實(shí)，SHC 是一種集阻隔防護(hù)與結(jié)晶調(diào)控于一體的通用型界面設(shè)計(jì)策略，為柔性鈣鈦礦光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。