柔性钙钛矿太阳能电板(F-PSCs)具有质轻、高功率质地比、与曲面兼容等私有上风，可适用于便携式电子产物、柔性可穿着劝诱以及光伏建筑一体化等边界，能极大弥补传统硬质太阳能电板在哄骗场景上的局限性。但是，F-PSCs在恒久形变流程中仍濒临着通晓性不及的问题。本使命当先记忆了影响F-PSCs通晓性的关节身分，诠释了合理绸缪钙钛矿吸光层、柔性透明电极以及开发先进封装手艺是进步F-PSCs机械通晓性和环境通晓性的紧要路子。同期，本使命正式磋议了内应力工程、晶界修饰、自建树手艺以及表界面工程等技能对钙钛矿薄膜耐弯折性能的影响。终末，系统地分析了卷对卷制造手艺在制备大面积F-PSCs的上风和后劲，并进一步瞻望了大面积F-PSCs在将来贸易化哄骗的机遇和挑战。

本文亮点

1. 磋议了将来发展柔性钙钛矿太阳能电板需要处罚的紧要问题：机械通晓性和耐水氧通晓性。

2. 磋议了柔性钙钛矿太阳能电板卷对卷限制化制造手艺。

3. 磋议了何如通过均衡柔性透明电极的透过率和电导率已毕高效柔性钙钛矿太阳能电板的关节手艺。

施行简介

华中科技大学武汉光电国度经营中心王鸣魁教讲课题组综述了近些年来高性能柔性钙钛矿光伏器件的发展趋势和中枢问题，正式探讨了影响柔性钙钛矿光伏器件机械通晓性的机制偏执有用改善技能。本使命在意先容了柔性钙钛矿光伏器件的最新经营阐扬，包括内应力工程、晶界修饰、自建树战略和结晶完毕等。同期也分析了柔性钙钛矿光伏器件在水氧通晓性以及封装手艺方面所濒临的挑战。

图文导读

I 柔性钙钛矿电板的上风和产业化远景

卷对卷制造手艺是一种限制化制造大面积F-PSCs的有用循序。卷对卷制造工艺大要快速、低资本分娩F-PSCs，使其适用于多样可穿着电子产物、便携式电源等边界。柔性基底对钙钛矿结构器件的轻量化和柔韧性有着紧要的影响。当今，基于超薄柔性衬底制备得到的电板器件功率质地比最高可达23W g ⁻¹ ，远高于现有发电安设的功率质地比。由此可见，柔性F-PSCs将成为开发合座柔性自供电电子产物、大型光伏一体化建筑、可穿着光伏、车载光伏以及空间航天哄骗的关节。

图1. (a) 卷对卷工艺制造F-PSCs暗示图; (b) 不同类型太阳能电板功率质地比; (c) 刚性/柔性PSCs与商用c-Si器件效力和相应使用寿命方面的比较。

II 柔性钙钛矿电板哄骗中濒临的中枢问题

F-PSCs的产业化哄骗中仍濒临着诸多问题：（1）钙钛矿吸光层耐弯折性不及的问题；（2）柔性透明电极的透过率与电导率不匹配的问题；（3）器件封装循序和关节封装材料中式的问题。

与刚性器件比较，F-PSCs在逶迤经久性和环境通晓性方面仍存在较大差距。钙钛矿低结晶度时常归因于大宗晶界的存在，其在半导体中产生深能级劣势态，导致载流子复合加重以及性能的衰减。近似地，柔性钙钛矿薄膜中存在大宗劣势，非常是在晶界处，这就缩短了F-PSCs的机械通晓性和可靠性。关联经营者在钙钛矿薄膜结晶处引入可团员的有机分子，通过光团员促使分子在晶界处原位团员，有用地钝化晶界处劣势，改善其机械通晓性。此外，通过维度工程调控战略指令钙钛矿薄膜名义原位酿成跨晶界的二维钙钛矿，能大幅提高器件的耐弯折通晓性。

图2. (a) 钙钛矿薄膜晶界处的晶体模子; (b) 晶界处交联[6,6]-苯基C61丁氧杂环丁烷酯(C-PCBOD)的原位团员; (c) 钙钛矿薄膜在逶迤轮回后劣势密度的空间漫衍; (d) 基于水分子指令孕育的二维钙钛矿在三维钙钛矿名义上的晶界改性的暗示图; (e) 3D MHP、2-BBAI和4-BBAI薄膜的平均杨氏模量; (f) 二维钙钛矿改善F-PSCs耐弯折性暗示图。

III 钙钛矿电板的柔性电极材料

F-PSCs的机械通晓性除了与钙钛矿吸光层耐弯折性关联以外，具有高导电性的透明电极关于进步F-PSCs的通晓性以及光电性能至关紧要。透明导电氧化物（TCO）、导电团员物、碳纳米材料和金属纳米结构被世俗用作F-PSC的透明电极。由于透明ITO电极的优异光电性能，时常用于F-PSCs。但是，由于柔性衬底在机械形变流程中，ITO时常会开裂，从而影响其电导率和透过率。为此，将高电导率和高柔性的金属导电收集、金属纳米线引入F-PSCs中，已毕透明电极的透过率和电导率相匹配，权臣进步器件耐弯折性能。

图3. (a) 柔性/刚性ITO电极电阻随温度变化的关系; (b) PEN/ITO电极的电阻随曲率半径变化的关系; (c) 柔性镍网集成的光伏器件暗示图; (d) 镍网的微结构; (e) 具有Em-Ag/AgNWs:AZO-SG复合电极的柔性有机太阳能电板暗示图; (f) 复合电极的电导率统计完毕。

作家简介

李雄杰

本文第一作家

华中科技大学/武汉光电国度经营中心

助理经营员

▍主要经营边界

（1）柔性钙钛矿光电器件；（2）功能高分子绸缪与合成。

▍主要经营效力

华中科技大学/武汉光电国度经营中心助理经营员，在《Nano-Micro Letters》、《Advanced Materials Technologies》、《Advanced Optical Materials》、《ACS Applied Materials & Interfaces》等外洋高水平期刊发表SCI论文10余篇。主捏中国博士后科学基金面上神色、入选2022年湖北省博士后革命经营岗亭。经营使命聚焦柔性钙钛矿光伏器件、新式光伏材料以及功能化团员物绸缪与合成。

王鸣魁

本文通信作家

华中科技大学/武汉光电国度经营中心

素质

▍主要经营边界

新动力化学；纳米结构太阳能电板；锂（钠）离子电板。

▍主要经营效力

华中超卓学者特聘素质，现担任经营中心动力光电子功能实验室副主任、湖北省低维光电子材料与器件省要点实验室主任。从事动力化学基础经营，在界面电荷输运及能量疗养经营方面获取了一系列隆起经营效力，发表论文200余篇，授权专利20余项。论文援用2万余次，H指数76。关联效力产生了紧要外洋影响力，是英国皇家化学学会会士（FRSC）、是科睿唯安交叉学科边界众人高被引科学家，爱念念唯尔动力边界、光学工程边界中国高被引学者。获2019年耕种部当然科学奖二等奖、2016年度湖北省当然科学奖二等奖、2018年度高级学校科学经营优秀效力奖当然科学奖二等奖。获耕种部“新世纪优秀东说念主才揣摸”、湖北省“楚天学者”特聘素质复旧。

▍Email：mingkui.wang@mail.hust.edu.cn

参考文件：

Xiongjie Li, Haixuan Yu, Zhirong Liu, Junyi Huang, Xiaoting Ma, Yuping Liu, Qiang Sun, Letian Dai, Shahzada Ahmad, Yan Shen, Mingkui Wang*，Progress and Challenges Towards Effective Flexible Perovskite Solar Cells，Nano-Micro Letters (2023)15: 206

https://doi.org/10.1007/s40820-023-01165-8

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