【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，《自然·通訊》(Nature Communications)在線發(fā)表了武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院臺(tái)啟東教授課題組關(guān)于柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的最新研究成果。論文題為“Spontaneous bifacial capping of perovskite film for efficient and mechanically stable flexible solar cell”(《鈣鈦礦薄膜自發(fā)雙面覆蓋實(shí)現(xiàn)高效且機(jī)械穩(wěn)定的柔性太陽(yáng)能電池》)。武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院金俊君博士為論文的第一作者，武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院臺(tái)啟東、陳志文和北京大學(xué)深圳研究生院孟鴻、胡釗等老師為共同通訊作者，武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院為第一署名單位。
 

　　柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(F-PSCs)憑借輕量化和機(jī)械耐久性的優(yōu)勢(shì)，在光伏建筑一體化、便攜式及可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，且在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)領(lǐng)域的室內(nèi)光伏應(yīng)用中，也表現(xiàn)出巨大的潛力。因此，開發(fā)高效穩(wěn)定的F-PSCs成為研究熱點(diǎn)。然而，由于F-PSCs的鈣鈦礦薄膜主要由多晶材料構(gòu)成，其脆性晶界(GBs)在彎曲條件下易產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變裂紋，從而限制了F-PSCs的性能和穩(wěn)定性。
 

　　該研究通過(guò)引入4-(甲氧基)芐胺氫溴酸鹽(MeOBABr)作為前驅(qū)體添加劑，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜的原位雙面覆蓋。自發(fā)形成的MeOBABr覆蓋層使晶界凹槽(GBG)變平，在彎曲過(guò)程中有利于釋放晶界的機(jī)械應(yīng)力，從而增強(qiáng)了鈣鈦礦薄膜的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí)，覆蓋層的形成還釋放了薄膜內(nèi)部的殘余應(yīng)變并有效鈍化了其表面缺陷。此外，MeOBABr的分子極性引起鈣鈦礦表面能帶的彎曲，進(jìn)一步促進(jìn)了界面電荷的提取和傳輸。最終，在引入MeOBABr前驅(qū)體添加劑下，基于NiOx/PTAA雙空穴傳輸層所制備的倒置F-PSCs，在AM 1.5G光照下光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)達(dá)到23.72%(認(rèn)證效率22.9%)，在1000 lux室內(nèi)光照下PCE高達(dá)42.46%，并且器件還表現(xiàn)出優(yōu)異的彎曲耐久性。
 

　　該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委的資助以及來(lái)自武漢大學(xué)科研公共服務(wù)條件平臺(tái)在材料結(jié)構(gòu)表征方面的支持和幫助。同時(shí)，該工作也得到了武漢大學(xué)劉勝院士、林乾乾教授、西南交通大學(xué)唐關(guān)琦副研究員、湖北大學(xué)李金華教授和中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)電子材料研究所劉曉偉副研究員等合作者在材料表征測(cè)試方面的幫助。