这份课件综述了柔性钙钛矿太阳能电池(FPSCs)的研究进展、面临的挑战及未来发展方向。FPSCs因其高光电转换效率(目前最高已达25.09%)、轻质、柔性可弯曲以及低成本制造等优势,在可穿戴设备和便携式电源等领域展现出巨大的应用潜力,,。
课件的核心内容主要涵盖以下几个方面:
1. 柔性基底与透明电极的改进
柔性基底(如PET、PEN、PI等)面临耐高温性差、表面粗糙及透光率限制等问题。研究人员通过引入抗反射涂层、平坦化层以及紫外下转换材料(如2Cz2tCzBn)来优化基底的光学和机械性能,。针对传统ITO电极脆性大且成本高的问题,文章介绍了超薄氧化铝薄膜复合电极以及单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜等替代方案,以提升器件的柔韧性并降低对稀有金属的依赖。
2. 稳定性问题的解决策略
稳定性是限制FPSCs应用的主要瓶颈。为应对机械弯曲产生的裂纹及环境因素的影响,研究者采用了多种策略:利用分子桥接技术(如2PACz)锚定界面以增强抗弯曲能力;引入界面钝化材料(如HADI)改善接触;设计具有“韧带”结构的自修复聚合物(如TA-NI),使其在室温下能修复裂纹,显著提升了器件的机械稳定性和环境耐受性。
3. 功能层的优化
文章详细阐述了各功能层的材料选择与改性:
- 电子传输层(ETL): 重点关注低温制备工艺,如使用化学水浴法制备SnO2,并通过紫外光处理减少氧空位缺陷,实现了效率的突破,。
- 空穴传输层(HTL): 致力于开发低温制备的NiO及新型有机分子,通过双重修饰策略抑制界面缺陷,。
- 钙钛矿活性层: 通过添加多功能弹性体或自修复离子导电弹性体(ICE),释放薄膜内部应力并赋予其自修复能力,从而获得晶粒更大、结晶度更高的薄膜,。
结论
尽管FPSCs在效率和稳定性上取得了显著进展,但在基底热稳定性、电极导电性及大面积制备方面仍面临挑战。未来的研究将集中在材料性能的协同提升与界面工程优化,以推动其商业化进程,。