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柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）近年来因其卓越的功率重量比和相对低廉的制造成本而备受瞩目，取得了显著进展。然而，效率和机械稳定性方面的不足一直是制约其广泛应用的关键因素。针对这一挑战，西安电子科技大学微电子学院的常晶晶教授及其团队提出了创新的解决方案。

他们引入了具有长链、本征柔性的辛基醋酸铵（OAAc）作为钙钛矿薄膜的表面粘附层，旨在增强薄膜的机械粘附性并有效释放应力。研究表明，OAAc凭借其出色的结构灵活性和强分子相互作用，成功扮演了机械释放层的角色，有效减轻了薄膜中的残余拉应力。这一发现得到了薄膜和器件表征以及有限元模拟的全面验证。

此外，OAAc还展现出卓越的钝化效果，显著提高了碘空位、铅空位和铅-碘反位缺陷的形成能，从而有效抑制了钙钛矿中的陷阱态，为构建高质量薄膜奠定了坚实基础。经过OAAc处理后，FPSCs的性能得到了显著提升。在刚性基底上，器件的效率从23.14%跃升至25.47%，而在柔性基底上的效率也达到了23.12%。更重要的是，这些器件还展现出了卓越的长期稳定性和机械耐久性。在弯曲半径为5毫米的条件下，即使经过8000次弯曲循环，柔性器件仍能维持初始效率的74%。相比之下，未经处理的FPSCs在经历5000次弯曲循环后，其光电转换效率（PCE）仅保留了55%。

综上所述，本研究通过引入OAAc作为钙钛矿表面的粘附层，不仅显著增强了FPSCs的机械耐久性，还大幅提升了其光电性能。OAAc与钙钛矿之间的紧密结合确保了钙钛矿晶体的稳固连接，有效释放了弯曲过程中的应力。同时，OAAc中的醋酸根和胺基与钙钛矿表面缺陷形成的强相互作用，进一步彰显了其双功能钝化能力，降低了缺陷态密度并减少了非辐射复合损失。因此，采用这种表面粘附方法的钙钛矿太阳能电池（PSC）不仅创下了高达25.47%的效率纪录，而且稳定性也得到了显著提升。这项研究为开发更高效、更坚韧的钙钛矿光伏器件提供了有力支持。

文献信息：

Mechanically Resilient and Highly Efficient Flexible Perovskite Solar Cells with Octylammonium Acetate for Surface Adhesion and Stress Relief

  • Yumeng Xu，
  • Siyu Zhang，
  • Haidong Yuan，
  • Yong Jiao，
  • Xing Guo，
  • Zhaosheng Hu，
  • Xian-gang Hu，
  • Zhenhua Lin，
  • Yue Hao，
  • Liming Ding，
  • Jingjing Chang

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c16440?articleRef=control