柔性钙钛矿太阳能电池研发取得进展

来源：材料科学与工程

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519302484

伴随智能电子工业的快速发展，柔性可穿戴电子成为未来电子元器件发展的热点领域，电源是其重要的组成部分。目前，电源对可穿戴电子的户外使用性、大面积贴合性和安全性有较大限制。可穿戴电子纺织品的需求度不断增加，因此柔性太阳能电池受到了越来越多的关注。钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本和灵活的制备方法而广泛用于柔性电池的制造。柔性衬底是决定柔性钙钛矿太阳能电池性能的关键因素。目前用于柔性器件制备的衬底主要为聚合物衬底，当达到临界弯曲半径时，其透明导电层发生断裂，导致光电性能发生严重衰减，同时水分子极易穿过聚合物衬底，影响电池的机械和钙钛矿长期稳定性。

图(a)为柔性电池照片；图(b)为器件断面TEM照片；图(c)为电池性能J-V曲线；图(d)为器件弯曲耐久性测试结果；图(e)为器件疲劳测试结果；图(f)为湿热测试结（85 °C，85％ RH）

为解决上述问题，纳米调控与生物力学研究室与石家庄铁道大学、台湾交通大学联合研究团队在透明云母衬底上开发出高度柔性，稳定且高效的钙钛矿太阳能电池（PSC）。其最佳光电转换效率（PCE）为18.0％；弯曲半径小至5mm，在5000次弯曲循环后保持原有效率的91.7％。其优良性能主要由于云母层间的范德华力降低了衬底对PSC器件的机械约束，使其具有更高的机械弯曲性能。该工作为柔性电池的研究提供了新思路。该工作得到了深圳孔雀计划等项目支持。