光伏技術(shù)是應(yīng)對氣候變化等的重要解決方案。其中，柔性鈣鈦礦太陽能電池具有高功質(zhì)比、可低溫/溶液加工、超薄輕柔等優(yōu)勢，在可穿戴/便攜式設(shè)備移動電源、建筑光伏一體化等領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用前景。然而，鈣鈦礦在柔性襯底上的成膜結(jié)晶質(zhì)量差、機械穩(wěn)定性和運行穩(wěn)定性亟需改良、大面積擴展制備可靠性有待提高，這些問題對柔性鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化提出了挑戰(zhàn)。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葛子義團隊基于原位交聯(lián)策略在改善柔性鈣鈦礦的成膜與穩(wěn)定性方面的優(yōu)異表現(xiàn)，針對已有原位交聯(lián)策略需高溫、引發(fā)劑引發(fā)且功能性不足的矛盾，設(shè)計了功能性可交聯(lián)單體（FTA）。FTA的聚合反應(yīng)是一條低溫且無需引發(fā)劑的路線，其原位交聯(lián)反應(yīng)可輔助柔性襯底上鈣鈦礦的結(jié)晶，有助于得到高質(zhì)量、結(jié)晶性好的柔性鈣鈦礦薄膜。

研究發(fā)現(xiàn)，交聯(lián)后的單體[CL(FTA)]沿晶界分布，可同時實現(xiàn)化學(xué)鈍化和晶界調(diào)控，緊密連接分散的晶粒，從而抑制非輻射復(fù)合損失，釋放薄膜內(nèi)部殘余應(yīng)力，改善薄膜的本征脆性。優(yōu)化后的柔性鈣鈦礦太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率達24.64%（經(jīng)認(rèn)證為24.08%），是當(dāng)前反式結(jié)構(gòu)柔性鈣鈦礦太陽能電池的最高值，并表現(xiàn)出良好的運行穩(wěn)定性和機械耐久性，在最大功率點連續(xù)追蹤1000小時和彎折循環(huán)10000次后，仍能夠保持初始效率的90%以上。同時，該策略還表現(xiàn)出良好的擴展制備可靠性，所制備的10.24cm2柔性模組實現(xiàn)了17.13%的優(yōu)異效率。

近日，相關(guān)研究成果以Chemical passivation and grain-boundary manipulation via in situ cross-linking strategy for scalable flexible perovskite solar cells為題，發(fā)表在《科學(xué)進展》（Science Advances）上。

（a）原位交聯(lián)策略輔助柔性襯底上的結(jié)晶和晶界操控示意圖；（b）可擴展性展示

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、寧波市相關(guān)項目的支持。

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adr2290