AFM:利用两亲性分子优化结晶、缺陷与韧性实现高性能刚性与柔性钙钛矿太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2025-08-21 10:27:10

尽管柔性钙钛矿太阳能电池(FPSCs)具有广阔的应用前景,但其较差的结晶性和机械强度导致的低转换效率和不稳定性仍是商业化面临的主要挑战。

本研究选用一种两亲性分子——1-[3,5-双(三氟甲基)苯基]双胍盐酸盐(BtFBG-HCl),将其引入钙钛矿前驱体中,实现结晶调控、缺陷钝化和界面增韧三重功能。该分子可与钙钛矿组分形成中间相延缓结晶,同时通过正负电基团钝化多种缺陷,获得高质量晶体。此外,BtFBG-HCl在SnO₂与钙钛矿层之间形成强界面桥接,增强器件结构稳定性。

最终,优化后的刚性和柔性器件分别实现25.61%和24.29%的高效率,并在N₂中MPP追踪1330小时、45%湿度下存储1000小时、持续加热1200小时及5000次弯曲循环后仍保持90%以上初始效率。

文章亮点

多功能两亲分子协同调控:

BtFBG-HCl分子同时具备正负电基团,可钝化钙钛矿中正负电荷缺陷,延缓结晶过程,形成高质量大晶粒,显著降低非辐射复合。

界面桥接与机械增强:

分子在SnO₂与钙钛矿界面形成稳定桥接,不仅钝化氧空位等界面缺陷,还显著降低薄膜杨氏模量,提升柔性器件的机械耐久性。

全面稳定性提升:

器件在高温、高湿、光照和弯曲等多重应力下均表现出优异稳定性,未封装器件在1330小时MPP追踪后仍保持90%以上效率,柔性器件经历5000次弯曲后效率保持90.1%。



H. Li, C. Liu, Y. Guo, et al. “ Optimizing Crystallization, Defects, and Toughness with an Amphiphilic Molecule for High-Performance Rigid and Flexible Perovskite Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e14162.

https://doi.org/10.1002/adfm.202514162


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