|
在新型清洁能源需求正从过去“有没有”的稳定供应，向更加多元化的方向跃进，柔性钙钛矿太阳能电池(f-PSCs)凭借轻质、柔性等独特优势，在可穿戴电子、车载光伏、物联网终端供电等领域展现出广阔应用前景。然而，实际应用中多样化的应力模式(动态弯曲、不同曲率静态形变等)会导致电池内部应力累积，加上规模化制备难题，严重制约了其产业化进程。 针对这一挑战，西安交通大学电信学部电子学院吴朝新、董化教授团队提出了一种原位双区域锚定策略。团队设计合成了两性离子凝胶单体VIPS，其咪唑基团可与埋底界面的自组装单分子层(SAM)形成π-π共轭作用，磺酸基团则与钙钛矿中的Pb2+发生强配位作用，实现了在钙钛矿晶界和埋底界面的选择性锚定。经热激活后，VIPS原位聚合形成柔性动态网络，既能释放晶格内应力和界面应力，又能抑制裂纹扩展，同时阻挡水氧侵蚀和铅离子泄漏。 该策略显著提升了柔性钙钛矿器件的综合性能：小面积(0.11 cm2)电池效率达到25.45%，20.21 cm2组件效率为22.47%(认证效率21.45%)，749 cm2大面积组件效率仍保持17.75%，在0.1-1000 cm2尺寸范围内创下性能新纪录;室内照明条件下，器件效率突破40%，展现出优异的弱光发电能力。在稳定性方面，VIPS修饰的器件通过了严苛测试：ISOS-L-1标准下1000小时效率保持率超90%，ISOS-D-1标准下5000小时效率仍稳定在90%以上;经20000次动态弯曲后效率保留97.3%，在不同曲率静态形变下5000小时后性能衰减不足2%，同时铅泄漏量降至4.48 ppm。 这项研究成果近期以《原位双区域选择性锚定两性离子凝胶实现高效耐用柔性钙钛矿太阳能电池》为题，发表于国际顶级期刊《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)。西安交通大学为第一通讯单位，课题组博士生蔡伟伦、王俊刚为共同第一作者，吴朝新教授、董化教授为通讯作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金)、陕西省自然科学基础研究项目等项目资助，测试表征得到西安交通大学分析测试共享中心支持。该策略为柔性钙钛矿太阳能电池的性能优化与规模化应用提供了全新解决方案，推动柔性光伏技术从实验室走向实际应用。  |
