近期,我院李萌课题组在柔性钙钛矿太阳能电池领域取得新的研究进展,相关成果以“ Boosting mechanical durability under high humidity by bioinspired multisite polymer for high-efficiency flexible perovskite solar cells”为题,以Research Article形式在国际顶级期刊《自然-通讯》(Nature Communications)上发表。
论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-025-57102-3
柔性钙钛矿太阳能电池(FPSC)的实际应用需要在潮湿空气中具有高稳定性。然而,高湿度空气下较差的机械稳定性仍然是柔性钙钛矿器件面临的关键挑战。
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图1. 超支化多巴胺聚合物在钙钛矿中构建三维支架结构实现湿度粘附的示意图。
针对上述问题,河南大学李萌教授团队与西北工业大学李祯教授团队合作,以贻贝通过多巴胺基团的优异湿粘附特性为灵感,提出了一种多齿交联策略,该策略结合了三维超支化聚合物中的多支化结构和足够的多巴胺锚定位点,在多个方向上直接螯合钙钛矿材料,从而在钙钛矿薄膜中构建了从底部到顶部界面的垂直支架,以较强的粘附能力与钙钛矿晶体和基体紧密结合,抑制了FPSCs在水和机械应力的协同相互作用下的加速降解,从而增强高湿度下的机械耐久性。因此,优化后的刚性器件实现了高达25.92%的PCE,柔性器件实现了24.43%的PCE。在暴露于65%湿度下,以3 mm的弯曲半径进行10000次弯曲循环后仍能保持初始PCE的94.1%。这项工作为高效、稳定的柔性钙钛矿光伏器件提供了一种全面的多维断裂韧性增强策略。
河南大学纳米科学与材料工程学院青年教师李志浩为论文第一作者,河南大学李萌教授,西北工业大学李祯教授、张超教授为共同通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省科学技术厅和河南大学的大力支持。