许桂英&李耀文AM:自修复疏水埋入界面实现效率达26.38%的耐湿柔性钙钛矿太阳能电池

来源:知光谷发布时间:2025-12-15 10:06:56

柔性钙钛矿太阳能电池(pero-SCs)是硅基光伏的有力补充,但其稳定性尤其在长期潮湿环境下仍远低于工业标准,这主要是由于水分子可透过柔性塑料基板渗透进入器件。传统疏水夹层虽能阻隔水分,但通常与极性钙钛矿前驱液不相容,因此难以用于钙钛矿薄膜下方。

本研究苏州大学许桂英和李耀文等人提出一种自修复疏水涂层(SHC),该涂层由动态亚胺交联的超分子聚合物与SiO₂纳米颗粒复合而成,可作为埋入界面屏障。SHC兼具强疏水性、低水蒸气透过率和优异的自修复能力,即使经过表面处理和钙钛矿沉积仍能保持防护功能。除了抑制水分渗透,SHC还可与PbI₂相互作用,调控PbI₂层的取向,进而引导钙钛矿结晶向致密堆积、残余PbI₂减少和择优晶向发展。因此,基于SHC修饰的柔性pero-SCs在小面积(0.062 cm²)器件中实现了26.38%的创纪录效率(认证效率25.74%),在大面积(1.004 cm²)器件中也达到24.80%。

该器件还表现出卓越的稳定性,在85%相对湿度下1000小时后仍保持初始效率的81.18%,并能满足IPX7级完全浸水防水标准。

研究亮点:

  1. 自修复疏水界面:通过动态亚胺键交联的超分子聚合物与SiO₂纳米颗粒构建的SHC具备超疏水、极低水蒸气透过率及损伤后自修复能力,可长期维持界面防潮功能。
  2. 结晶调控与膜质提升:SHC与PbI₂相互作用,引导其垂直取向生长,促进钙钛矿形成致密、高取向、低缺陷的薄膜,显著提升器件光伏性能。
  3. 高效率与高稳定性兼具:柔性器件实现26.38%的创纪录效率(认证25.74%),并在85%湿度下保持超过1000小时的T80寿命,同时通过IPX7防水认证,兼具优异的机械弯曲稳定性。

W. Liu, G. Xu, Y. Wu, et al. “ Self-Healing Hydrophobic Buried Interfaces for Achieving Moisture-Resistant Flexible Perovskite Solar Cells with 26.38% Efficiency.” Adv. Mater. (2025): e19163.

https://doi.org/10.1002/adma.202519163


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