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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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高效穩(wěn)定柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池與擴(kuò)展制備獲進(jìn)展

2025-04-15 寧波材料技術(shù)與工程研究所

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語(yǔ)音播報(bào)

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葛子義團(tuán)隊(duì)基于原位交聯(lián)策略在改善柔性鈣鈦礦的成膜與穩(wěn)定性方面的優(yōu)異表現(xiàn)，針對(duì)已有原位交聯(lián)策略需高溫、引發(fā)劑引發(fā)且功能性不足的矛盾，設(shè)計(jì)了功能性可交聯(lián)單體（FTA）。FTA的聚合反應(yīng)是一條低溫且無(wú)需引發(fā)劑的路線，其原位交聯(lián)反應(yīng)可輔助柔性襯底上鈣鈦礦的結(jié)晶，有助于得到高質(zhì)量、結(jié)晶性好的柔性鈣鈦礦薄膜。

研究發(fā)現(xiàn)，交聯(lián)后的單體[CL(FTA)]沿晶界分布，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)化學(xué)鈍化和晶界調(diào)控，緊密連接分散的晶粒，從而抑制非輻射復(fù)合損失，釋放薄膜內(nèi)部殘余應(yīng)力，改善薄膜的本征脆性。優(yōu)化后的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)24.64%（經(jīng)認(rèn)證為24.08%），是當(dāng)前反式結(jié)構(gòu)柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的最高值，并表現(xiàn)出良好的運(yùn)行穩(wěn)定性和機(jī)械耐久性，在最大功率點(diǎn)連續(xù)追蹤1000小時(shí)和彎折循環(huán)10000次后，仍能夠保持初始效率的90%以上。同時(shí)，該策略還表現(xiàn)出良好的擴(kuò)展制備可靠性，所制備的10.24cm²柔性模組實(shí)現(xiàn)了17.13%的優(yōu)異效率。

近日，相關(guān)研究成果以Chemical passivation and grain-boundary manipulation via in situ cross-linking strategy for scalable flexible perovskite solar cells為題，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、寧波市相關(guān)項(xiàng)目的支持。

（a）原位交聯(lián)策略輔助柔性襯底上的結(jié)晶和晶界操控示意圖；（b）可擴(kuò)展性展示

光伏技術(shù)是應(yīng)對(duì)氣候變化等的重要解決方案。其中，柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有高功質(zhì)比、可低溫/溶液加工、超薄輕柔等優(yōu)勢(shì)，在可穿戴/便攜式設(shè)備移動(dòng)電源、建筑光伏一體化等領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用前景。然而，鈣鈦礦在柔性襯底上的成膜結(jié)晶質(zhì)量差、機(jī)械穩(wěn)定性和運(yùn)行穩(wěn)定性亟需改良、大面積擴(kuò)展制備可靠性有待提高，這些問題對(duì)柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的商業(yè)化提出了挑戰(zhàn)。中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葛子義團(tuán)隊(duì)基于原位交聯(lián)策略在改善柔性鈣鈦礦的成膜與穩(wěn)定性方面的優(yōu)異表現(xiàn)，針對(duì)已有原位交聯(lián)策略需高溫、引發(fā)劑引發(fā)且功能性不足的矛盾，設(shè)計(jì)了功能性可交聯(lián)單體（FTA）。FTA的聚合反應(yīng)是一條低溫且無(wú)需引發(fā)劑的路線，其原位交聯(lián)反應(yīng)可輔助柔性襯底上鈣鈦礦的結(jié)晶，有助于得到高質(zhì)量、結(jié)晶性好的柔性鈣鈦礦薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，交聯(lián)后的單體[CL(FTA)]沿晶界分布，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)化學(xué)鈍化和晶界調(diào)控，緊密連接分散的晶粒，從而抑制非輻射復(fù)合損失，釋放薄膜內(nèi)部殘余應(yīng)力，改善薄膜的本征脆性。優(yōu)化后的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)24.64%（經(jīng)認(rèn)證為24.08%），是當(dāng)前反式結(jié)構(gòu)柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的最高值，并表現(xiàn)出良好的運(yùn)行穩(wěn)定性和機(jī)械耐久性，在最大功率點(diǎn)連續(xù)追蹤1000小時(shí)和彎折循環(huán)10000次后，仍能夠保持初始效率的90%以上。同時(shí)，該策略還表現(xiàn)出良好的擴(kuò)展制備可靠性，所制備的10.24cm2柔性模組實(shí)現(xiàn)了17.13%的優(yōu)異效率。近日，相關(guān)研究成果以Chemical passivation and grain-boundary manipulation via in situ cross-linking strategy for scalable flexible perovskite solar cells為題，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、寧波市相關(guān)項(xiàng)目的支持。（a）原位交聯(lián)策略輔助柔性襯底上的結(jié)晶和晶界操控示意圖；（b）可擴(kuò)展性展示

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