在新型清潔能源需求正從過去“有沒有”的穩(wěn)定供應(yīng)，向更加多元化的方向躍進，柔性鈣鈦礦太陽能電池(f-PSCs)憑借輕質(zhì)、柔性等獨特優(yōu)勢，在可穿戴電子、車載光伏、物聯(lián)網(wǎng)終端供電等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。然而，實際應(yīng)用中多樣化的應(yīng)力模式(動態(tài)彎曲、不同曲率靜態(tài)形變等)會導(dǎo)致電池內(nèi)部應(yīng)力累積，加上規(guī)�；�制備難題，嚴(yán)重制約了其產(chǎn)業(yè)化進程。

針對這一挑戰(zhàn)，西安交通大學(xué)電信學(xué)部電子學(xué)院吳朝新、董化教授團隊提出了一種原位雙區(qū)域錨定策略。團隊設(shè)計合成了兩性離子凝膠單體VIPS，其咪唑基團可與埋底界面的自組裝單分子層(SAM)形成π-π共軛作用，磺酸基團則與鈣鈦礦中的Pb2+發(fā)生強配位作用，實現(xiàn)了在鈣鈦礦晶界和埋底界面的選擇性錨定。經(jīng)熱激活后，VIPS原位聚合形成柔性動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，既能釋放晶格內(nèi)應(yīng)力和界面應(yīng)力，又能抑制裂紋擴展，同時阻擋水氧侵蝕和鉛離子泄漏。

該策略顯著提升了柔性鈣鈦礦器件的綜合性能：小面積(0.11 cm2)電池效率達到25.45%，20.21 cm2組件效率為22.47%(認證效率21.45%)，749 cm2大面積組件效率仍保持17.75%，在0.1-1000 cm2尺寸范圍內(nèi)創(chuàng)下性能新紀(jì)錄;室內(nèi)照明條件下，器件效率突破40%，展現(xiàn)出優(yōu)異的弱光發(fā)電能力。在穩(wěn)定性方面，VIPS修飾的器件通過了嚴(yán)苛測試：ISOS-L-1標(biāo)準(zhǔn)下1000小時效率保持率超90%，ISOS-D-1標(biāo)準(zhǔn)下5000小時效率仍穩(wěn)定在90%以上;經(jīng)20000次動態(tài)彎曲后效率保留97.3%，在不同曲率靜態(tài)形變下5000小時后性能衰減不足2%，同時鉛泄漏量降至4.48 ppm。

這項研究成果近期以《原位雙區(qū)域選擇性錨定兩性離子凝膠實現(xiàn)高效耐用柔性鈣鈦礦太陽能電池》為題，發(fā)表于國際頂級期刊《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)。西安交通大學(xué)為第一通訊單位，課題組博士生蔡偉倫、王俊剛為共同第一作者，吳朝新教授、董化教授為通訊作者。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金)、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究項目等項目資助，測試表征得到西安交通大學(xué)分析測試共享中心支持。該策略為柔性鈣鈦礦太陽能電池的性能優(yōu)化與規(guī)�；瘧�(yīng)用提供了全新解決方案，推動柔性光伏技術(shù)從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用。

作者： 來源：西安交大新聞網(wǎng) 責(zé)任編輯：jianping