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鈣鈦礦太陽能電池（簡稱PSCs）是當今光伏領域研究前沿。柔性PSC由于重量輕、可彎曲折疊、表面結構適應性強等優(yōu)點，能夠與戶外裝備、建筑物、交通運輸工具、電子設備等結合，具有廣闊應用前景。然而，由缺陷導致的電荷復合造成了嚴重的能量損失，限制了柔性PSCs性能提升。同時，柔性PSCs在應力作用下的機械穩(wěn)定性問題仍未得到有效解決。近日，我校化工學院史彥濤教授團隊與美國布朗大學Nitin P. Padture教授團隊合作，通過表面鈍化并運用斷裂力學基本原理發(fā)展出了一種協(xié)同策略，有效解決了以上問題。

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圖1. 史彥濤教授團隊最新成果作為封面文章發(fā)表于能源類頂級期刊Joule

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研究團隊通過在3D鈣鈦礦表面和晶界原位形成低維（LD）鈣鈦礦，構筑出了一種新型LD/3D結構。該結構中，LD鈣鈦礦一方面能夠有效鈍化深能級缺陷并減少電荷復合，顯著提升了器件光電轉換效率（21%，目前柔性PSCs最高效率之一）和長期穩(wěn)定性（光照下持續(xù)工作800小時仍維持最初效率的90%）；另一方面，LD鈣鈦礦的存在提高了薄膜的斷裂能，有效提升了器件耐彎折性（連續(xù)彎折20000次仍維持最初效率的80%）。基于以上新策略，柔性PSCs光電轉換效率、工作穩(wěn)定性與機械穩(wěn)定性（耐彎折性）獲得了同時提升，這為柔性PSCs技術的發(fā)展以及未來商業(yè)化應用提供了有力支撐。

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圖2. （A）LD/3D結構原位生長示意圖；

（B） LD/3D與傳統(tǒng)3D結構柔性PSCs穩(wěn)態(tài)功率輸出;

（C）器件光電轉換效率分布統(tǒng)計圖；

（D）器件的彎曲穩(wěn)定性能測試結果。

該研究成果以“Flexible perovskite solar cells with simultaneously improved ef?ciency, operational stability, and mechanical reliability”為題發(fā)表在頂級能源類期刊 《Joule》 上（Joule, 2021, 5, 1587–1601），并被選為封面文章。我校博士后董慶順為論文共同一作（排序第一），大連理工大學為第一作者單位。該研究工作獲得了國家自然科學基金面上項目、青年基金，遼寧省自然科學基金，大連市科技創(chuàng)新基金和中國博士后科學基金等資助。

文章鏈接：https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(21)00200-2? ?