一、柔性钙钛矿太阳能电池效率不断突破

1. Joule:引入两性离子弹性体实现柔性钙钛矿太阳能电池高效率24.51%(认证24.04%)

2024年2月8日中科院宁波材料所葛子义等人将两性离子弹性体(SBMA)引入到钙钛矿薄膜中，通过原位交联形成中间体SBMA-PbI2加合物来调控钙钛矿的成核和结晶。SBMA上的极性磺酸基对钙钛矿缺陷空位提供了化学钝化，创造了大的介电环境，屏蔽了载流子捕获过程，抑制了非辐射复合。位于晶界处的交联弹性体中的两性离子融合赋予了柔性钙钛矿薄膜在温和处理条件下(40℃，15 min)的瞬时自固化能力。最终获得了24.51% (认证24.04%)的破纪录PCE，并表现出优异的机械稳定性和耐久性，在10000次弯曲循环后仍保持初始PCE的90%以上。

https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.01.021

2. EES:引入室温自修复离子导电弹性体实现柔性钙钛矿太阳能电池高效率24.84%

2024年3月6日郑州大学/国家纳米中心周二军、中科院化学所宋延林与南昌大学胡笑添等人设计了一种含有咪唑基离子液体的室温自修复离子导电弹性体(ICE)。由于离子液体的高导电性和弹性体的动态共价二硫键、氢键和金属配位键，ICE表现出优异的弹性体特性和导电性，并且可以在室温下动态自修复(~25 ℃)。将相应的ICE引入到钙钛矿体系中，实现了柔性PSCs的晶界裂纹(~25 ℃)的实时自修复和电学性能调控。ICE在钙钛矿薄膜晶界的均匀分布可以有效地调控结晶，钝化晶界缺陷，降低钙钛矿薄膜晶粒与晶界之间的电势差，有利于电荷载流子在晶界处的提取和传输。含ICE的PSCs在刚性和柔性衬底上的稳定PCE分别为25.47%和24.84% (0.04 cm2)。更重要的是，位于薄膜晶界处的ICE网络不仅可以增韧钙钛矿薄膜，还可以在室温下修复晶界裂纹。

https://doi.org/10.1039/D4EE00462K

2. iEnergy:恒定pH CBD可控制备SnO2电子传输层实现柔性钙钛矿太阳能电池高效率25.09% (认证24.90%)

2024年3月24日清华大学碳中和研究院新型电力系统研究中心、电机系易陈谊等人于《电力能源汇刊(英文)》(iEnergy)刊发通过SnO2可控生长制备实现25%效率的柔性钙钛矿太阳能电池的研究成果，报道了一种通过恒定pH化学浴沉积(CBD)可控生长SnO2电子传输层的高PCE FPSC。通过使用SnSO4取代常规的SnCl2作为锡源，能够在不添加强酸，恒定pH条件下可控生长制备SnO2薄膜，从而使其适用于对酸敏感的柔性ITO衬底。基于温和可控的生长环境获得了颗粒生长均匀致密的SnO2薄膜，具有高覆盖度和可重复性，FPSCs的PCE高达25.09% (认证24.90%)，该效率为目前报道的柔性钙钛矿太阳能电池的世界最高效率纪录。并且制备的FPSCs具有较高的耐久性，在10000次弯曲循环后仍能保持初始PCE的90%以上。

https://ieeexplore.ieee.org/document/10478316

二、柔性钙钛矿太阳能模组效率不断突破

1. Nat. Photonics:多功能分子ET实现高效率柔性钙钛矿微型模组20.1%(认证19.0%)

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柔性钙钛矿太阳能电池由于具有柔软和高功率重量兼容性而引起了广泛关注。然而，柔性基底的界面附着力低和形变大导致钙钛矿埋底-基底界面的质量差，极大地限制了柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）的性能。

北卡罗来纳大学黄劲松等人报道了多功能分子恩替诺特（ET）提高柔性钙钛矿太阳能电池和微型模组的机械韧性和效率，在PTAA和钙钛矿中加入有机分子恩替诺特(ET)，通过其与钙钛矿的相互作用来增强钙钛矿与ITO基底之间的粘附性，并减少底部界面的空隙。同时，在钙钛矿前驱体中加入ET，通过与铅形成加合物，有助于形成结晶性更好、空隙更少的钙钛矿薄膜。制备的F-PSCs和微型模组的PCE分别为23.4%和20.1% (认证19.0%)。最后，ET分子还提高了柔性钙钛矿微型模组的机械耐久性和运行稳定性。

文中还确定了可能阻碍高效柔性钙钛矿微型模组发展的几个原因。

  1. 1. F-PSCs是在柔性基底上制备的，常用的有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PET)，而大多数商用的柔性铟锡氧化物(ITO)衬底使用成本较低的PET。采用刮涂法、狭缝式涂布法和卷对卷法可以在刚性衬底上制备大面积钙钛矿薄膜，然而，由于柔性衬底柔软且不平整，在大面积柔性基底上涂覆钙钛矿薄膜更加困难。

  2. 2. PET具有较低的玻璃化转变温度(Tg) (70 °C左右)，使得它们在常见的钙钛矿退火温度(120-150 °C)下容易弯曲或扭曲，这在大面积基底中更为明显。因此，F-PSC的制备需要采用较低的退火温度，这就带来了薄膜结晶的新问题。在钙钛矿和空穴提取层之间的埋层界面观察到由于初始残留的二甲基亚砜(DMSO)造成的空洞，这严重限制了器件的性能。较低的退火温度会导致更多的DMSO残留，从而导致更糟糕的底部接触。

  3. 3. 由于无定形但更光滑的ITO制成的柔性基底往往与钙钛矿的粘附性较差，当使用疏水性聚合物空穴传输材料(HTM)如PTAA时，这种情况会变得更糟。

  4. 4. PET基底的热膨胀系数比玻璃至少大一个数量级，比钙钛矿的热膨胀系数大。柔性基底在热处理过程中较大的热膨胀/收缩性会加剧这种较弱的界面粘附，从而导致F-PSCs中的机械分层和耐久性问题。

https://doi.org/10.1038/s41566-023-01373-z

2. Joule:新型ETL设计实现柔性钙钛矿模组认证效率16.4%(900 cm2)

2024年2月29日韩国化学技术研究院Seong Sik Shin等人发现当使用传统胶体SnO2纳米颗粒作为电子传输层(ETL)时，由于表面覆盖率和电荷传输性能之间的不平衡，柔性钙钛矿太阳能电池(f-PSC)在效率和稳定性之间存在权衡关系。为了解决这一矛盾，研究团队新设计了一种ETL，增强了电荷传输特性并减少了分流位点，从而提高了效率和运行稳定性。因此，成功实现了21.8%的f-PSC认证效率(室内22.92%)和16.4%的f-PSM认证效率(900 cm2)。此外，进一步发现不完整的覆盖会导致分流路径的形成，造成当前的拥挤效应，这可能会对长期运行稳定性产生重大影响。

https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.02.008

三、柔性钙钛矿光伏产业化工艺新进展和最新总结

1. Nat. Commun.:全卷对卷印刷制备的钙钛矿太阳能电池模组

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的迅速发展使实验室规模器件具有与商业化技术相竞争的能量转换效率。然而，杂化钙钛矿太阳能电池尚未在研究领域外产生影响，通过产业化相关的制造方法转化制备的大面积器件仍然是一个重大挑战。

2024年3月12日澳大利亚CSIRO公司柔性电子实验室Doojin Vak、英国剑桥大学Tawfique Hasan与莫纳什大学Jacek J. Jasieniak等人报道了全R2R印刷的PSCs的制备，其PCE高达15.5%。文中还报告了仅使用与工业相关的R2R制造技术，并首次展示在大气环境下生产的模组。基于通过开发：(i) 稳健且可扩展的沉积技术，(ii) 钙钛矿友好型碳墨水以取代真空电极，以及(iii) 基于R2R的高通量实验平台来实现的。后者模拟制造过程，每天生产和测试数以千计的小电池。这使得从微型工厂到模组(活性面积约50 cm2)的全尺寸R2R制造的无缝转换成为可能，并获得了高达11%的PCE。未来PSCs的印刷可通过考虑各种生产场景的制造成本，根据目前工作中使用的生产方法和材料，以及由此产生的设备效率，使用成本模型来计算。

https://www.nature.com/articles/s41467-024-46016-1

2. Joule:综述大面积柔性钙钛矿太阳能制备方法

柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）由于其潜在应用而引起了广泛关注。然而，尽管实验室规模的效率超过了24％，但实现高效的大面积FPSCs仍然是一项挑战。从实验室研究向工业化水平的转变将面临许多过渡性问题，如扩大生产规模、保持产品质量一致性、优化材料利用率、解决安全问题以及确保成本效益。

鉴于此，2024年3月18日陕西师范大学刘生忠、中科院大连化物所杨栋及浙江大学王凯等人报道了推进柔性钙钛矿太阳能电池发展的制备工艺的综述，全面概述了大面积FPSCs与产业化兼容的方法，包括刮涂、狭缝涂布、喷涂、各种印刷技术、蒸发沉积等解决方案工艺，以及原子层沉积和磁控溅射等其他技术。它强调了通过材料选择和制备方法为每个功能层确定适当的工艺参数，从而来实现大面积FPSCs的技术突破、效率提高以及实现大面积器件的潜力。此外，还讨论了与柔性钙钛矿太阳能模组高通量生产相关的机遇和挑战。

https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.02.025

三、柔性钙钛矿太阳能电池新应用

Nat. Energy:高比功率和高稳定性的柔性准二维钙钛矿太阳能电池用于能源自主无人机

钙钛矿太阳能电池对于需要机械柔韧性和高比功率的新型光伏应用来说是一种很有前景的技术。然而，这些器件的运行稳定性较差。

2024年4月17日林茨约翰开普勒大学Martin Kaltenbrunner等人报道高比功率和高稳定性的柔性准二维钙钛矿太阳能电池用于能源自主无人机的研究成果，通过将α-甲基苄基碘化铵引入到钙钛矿吸光层中，开发出轻质、超薄(<2.5 μm)、柔性且为非氧化物透明电极的准二维钙钛矿太阳能电池。直接在涂有氧化铝阻挡层的超薄聚合物箔上制备器件，以确保环境和机械稳定性，同时不影响重量和柔韧性。最终得到了冠军比功率为44 W g−1(平均值：41 W g−1)、开路电压为1.15 V和冠军效率为20.1%(平均值：18.1%)的器件。为了展示可扩展性，制备了一个由24个互连的1 cm2太阳能电池组成的光伏组件，并展示了混合太阳能动力四轴飞行器的能源自主运行，而仅占无人机重量的1/400。对超轻量钙钛矿太阳能电池性能和稳定性的演示突显了它们作为便携式、成本效益可持续能源收集设备的潜力。

https://doi.org/10.1038/s41560-024-01500-2

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