苏州大学 李耀文/许桂英 AM: 立体聚合物网络用于开发机械坚固的柔性钙钛矿太阳能电池，效率接近25%

柔性钙钛矿太阳能电池（pero-SC）有望颠覆硅光伏技术的应用前景。然而，它们的机械不稳定性严重阻碍了它们的实际应用，而且相应的内在降解机制仍不清楚。本研究系统分析了柔性pero-SC在机械应力作用下的降解行为，观察到结构失效首先发生在多晶钙钛矿薄膜上，然后扩展到界面。为了抑制结构失效，研究人员采用季戊四醇三丙烯酸酯（一种具有三个立体交联位点的交联分子）在界面和块体钙钛矿中建立了三维聚合物网络。这种网络降低了钙钛矿的杨氏模量，同时增强了界面韧性。因此，在高机械应力作用下产生的裂缝和分层现象在柔性pero-SC中得到了显著抑制，从而使其在经过20 000 次弯曲循环后仍能保持92%的初始功率转换效率 (PCE)。值得注意的是，柔性设备的PCE也达到了创纪录的 24.9%（认证值为24.48%）。

图文简介

a)柔性pero-SC结构原理图。b)弹性pero-SCs的PCE衰减随半径为5 mm弯曲循环的变化。插图:弯曲试验照片。c、f) 500 次弯曲循环后钙钛矿膜的俯视图和横截面SEM图像;d,g) 1000 次弯曲循环;e,h)半径为5 mm的2000 次弯曲循环。

FAPbI3钙钛矿薄膜的制备路线：a ) SnO2/PVK-C；B ) I-Ppeta/Pvk-C；C ) SnO2/Pvk-B-Ppeta；D ) I-Ppeta/Pvk-B-Ppeta。

基于a) i-PPETA/PbI2-b-PPETA的样品ToF-SIMS结果;b) i-PPETA/PVK-b-PPETA。c) i-PPETA/PVK-b-PPETA截面的HR-TEM图像。d) (c)中突出显示的区域1。e)突出显示的区域2;f) (d)中区域3。g) SnO2/PVK-C和i-PPETA/PVK-b-PPETA薄膜在五个不同点的纳米压痕加载和卸载力曲线。平均模量分别为47.37和27.30 GPa。h) FEM计算出SnO2与钙钛矿膜界面裂纹的G(c)。i)基于SnO2/PVK-C和i- ppeta /PVK-b-PPETA薄膜的拉力-位移响应曲线，用于测量“三明治”DCB试样的Gci。

a、d) 500 次弯曲后i-PPETA/PVK-b-PPETA薄膜的俯视图和截面SEM图像;b,e) 1000次弯曲循环;c、f)半径为5 mm的2000 次弯曲循环。柔性pero - SCs在半径为5 mm处的PCE随弯曲圈数( g )和弯曲圈数( h )在弯曲2000 圈后的PCE随弯曲半径的衰减。插图：弯曲试验的照片。

a) 0.062 cm2柔性pero-SCs在AM 1.5G, 100 mW cm−2照射下的J-V曲线。b)柔性器件的EQE谱。c)从最近报告的高性能柔性pero-SCs中获得的认证PCE值统计图。d) 1.004 cm2柔性pero-SCs的J-V曲线E) 15.64 cm2柔性钙钛矿太阳能组件。插图:柔性模块的照片。f)柔性pero-SCs的PCE与器件面积的关系。

论文信息

通讯作者： Guiying Xu, Yaowen Li