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柔性鈣鈦礦/銅銦鎵硒疊層太陽電池因兼具鈣鈦礦優(yōu)異的光電性能和銅銦鎵硒出色的機械柔韌性，在輕質(zhì)柔性化光伏領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用前景。但是，該體系面臨的科學(xué)問題在于，粗糙的銅銦鎵硒底電池表面導(dǎo)致鈣鈦礦活性層難以實現(xiàn)均勻覆蓋，同時傳統(tǒng)自組裝單分子空穴傳輸材料易發(fā)生團簇和界面脫附現(xiàn)象。這些因素制約了疊層器件尤其是大面積器件的光電轉(zhuǎn)換效率和長期穩(wěn)定性。因此，開發(fā)適用于粗糙表面的鈣鈦礦頂電池均勻生長技術(shù)，成為實現(xiàn)高效穩(wěn)定柔性鈣鈦礦/銅銦鎵硒疊層電池亟待解決的難題。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員葉繼春團隊在前期鈣鈦礦疊層太陽電池研究的基礎(chǔ)上，在高效鈣鈦礦/銅銦鎵硒疊層電池研究方面取得進展。該研究開發(fā)出反溶劑種子層策略，解耦自組裝單分子吸附與溶解過程，并同步整合鈣鈦礦晶種誘導(dǎo)生長。研究發(fā)現(xiàn)，在溶解過程中，高極性溶劑可抑制自組裝單分子中團簇；在吸附過程中，低極性反溶劑可為自組裝單分子吸附提供良好的熱力學(xué)環(huán)境。通過引入預(yù)混晶種層，可提升鈣鈦礦的潤濕性、結(jié)晶質(zhì)量和界面粘附力。

該研究實現(xiàn)了1 cm²認證效率為23.8%的柔性鈣鈦礦/銅銦鎵硒疊層太陽電池，在連續(xù)工作320小時后仍保持90%以上初始性能，并可在1 cm彎曲半徑下耐受3000次彎折循環(huán)。

相關(guān)研究成果以Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,?Ga)Se tandem solar cells為題，發(fā)表在《自然-能源》（Nature Energy）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金以及浙江省和寧波市相關(guān)項目的支持。

柔性鈣鈦礦/銅銦鎵硒疊層太陽電池示意圖