东南大学李桂香等人AFM:钙钛矿光伏中的缺陷自愈合策略驱动长期可靠性与性能提升

来源:知光谷发布时间:2025-10-28 09:14:21

钙钛矿太阳能电池(PSCs)的能量转换效率已超过27%,但其商业化应用仍受限于材料本身的不稳定性及对环境应力(光、湿、热、机械应力)的敏感性。自愈合策略通过实现在运行中对缺陷的原位修复,为解决上述问题提供了可行路径。

本综述美国圣母大学Qing Cao、河南大学李萌和东南大学李桂香等人系统阐述了钙钛矿的降解路径(可逆与不可逆过程)及缺陷自愈合的基本机制,重点分析了三类主要策略:i)组分工程调控缺陷动态;ii)引入强韧聚合物/杂化网络以抑制机械与环境降解;iii)构建具有动态键合能力的自愈合体系。文中结合典型研究案例,分析了自愈合机制的激活条件、修复机理以及在弯曲疲劳、热循环和长期光照下的稳定性提升效果。

此外,本文还探讨了自愈合策略与卷对卷制造、柔性电子、建筑一体化光伏等规模化应用的兼容性,为实现从实验室验证到工业级部署的转化提供了路径。

文章亮点:

  1. 系统解析自愈合机制与策略从组分调控、聚合物网络构建到动态键合系统,全面梳理了钙钛矿在光、热、湿、机械应力下的自愈合路径,为材料设计与器件优化提供理论依据。
  2. 动态键合实现高效自修复引入酰肼键、二硫键、二硒键等动态共价键,以及氢键、配位键等非共价作用,赋予材料在热、光等温和条件下自主修复裂纹与缺陷的能力。
  3. 面向规模化应用的兼容性设计自愈合策略与卷对卷工艺、柔性器件、大面积模组及叠层电池相结合,展现出在柔性电子、建筑光伏、空间能源等领域的广泛应用潜力。

X. Zhang, Q. Cao, L. Wang, et al. “ Defect-Healing in Perovskite Photovoltaics Driving Long-Term Reliability and Performance.” Adv. Funct. Mater. (2025):e23417.

https://doi.org/10.1002/adfm.202523417


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