西電常晶晶組ACS Nano：效率：25.47%！采用OAAc提升表面粘附性打造出可耐久械彈性的高效柔性PSCs

柔性鈣鈦礦太陽能電池（FPSCs）近年來因其優(yōu)秀的功率重量比和相對(duì)低廉的制造成本而備受矚目，取得了顯著進(jìn)展。然而，效率和機(jī)械穩(wěn)定性方面的不足一直是制約其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院的常晶晶教授及其團(tuán)隊(duì)提出了創(chuàng)新的解決方案。

他們引入了具有長鏈、本征柔性的辛基醋酸銨（OAAc）作為鈣鈦礦薄膜的表面粘附層，旨在增強(qiáng)薄膜的機(jī)械粘附性并有效釋放應(yīng)力。研究表明，OAAc憑借其出色的結(jié)構(gòu)靈活性和強(qiáng)分子相互作用，成功扮演了機(jī)械釋放層的角色，有效減輕了薄膜中的殘余拉應(yīng)力。這一發(fā)現(xiàn)得到了薄膜和器件表征以及有限元模擬的全面驗(yàn)證。

此外，OAAc還展現(xiàn)出**的鈍化效果，顯著提高了碘空位、鉛空位和鉛-碘反位缺陷的形成能，從而有效抑制了鈣鈦礦中的陷阱態(tài)，為構(gòu)建高質(zhì)量薄膜奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。經(jīng)過OAAc處理后，F(xiàn)PSCs的性能得到了顯著提升。在剛性基底上，器件的效率從23.14%躍升至25.47%，而在柔性基底上的效率也達(dá)到了23.12%。更重要的是，這些器件還展現(xiàn)出了**的長期穩(wěn)定性和機(jī)械耐久性。在彎曲半徑為5毫米的條件下，即使經(jīng)過8000次彎曲循環(huán)，柔性器件仍能維持初始效率的74%。相比之下，未經(jīng)處理的FPSCs在經(jīng)歷5000次彎曲循環(huán)后，其光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）僅保留了55%。

綜上所述，本研究通過引入OAAc作為鈣鈦礦表面的粘附層，不僅顯著增強(qiáng)了FPSCs的機(jī)械耐久性，還大幅提升了其光電性能。OAAc與鈣鈦礦之間的緊密結(jié)合確保了鈣鈦礦晶體的穩(wěn)固連接，有效釋放了彎曲過程中的應(yīng)力。同時(shí)，OAAc中的醋酸根和胺基與鈣鈦礦表面缺陷形成的強(qiáng)相互作用，進(jìn)一步彰顯了其雙功能鈍化能力，降低了缺陷態(tài)密度并減少了非輻射復(fù)合損失。因此，采用這種表面粘附方法的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）不僅創(chuàng)下了高達(dá)25.47%的效率紀(jì)錄，而且穩(wěn)定性也得到了顯著提升。這項(xiàng)研究為開發(fā)更高效、更堅(jiān)韌的鈣鈦礦光伏器件提供了有力支持。

• Yumeng Xu，

• Siyu Zhang，

• Haidong Yuan，

• Yong Jiao，

• Xing Guo，

• Zhaosheng Hu，

• Xian-gang Hu，

• Zhenhua Lin，

• Yue Hao，

• Liming Ding，

• Jingjing Chang

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