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柔性钙钛矿太阳能电池因其高能量转换效率和良好的适应性,在光伏领域显示出巨大潜力。然而,多晶薄膜中的固有缺陷和机械脆性限制了其光电与力学性能。

本研究嘉兴学院周二军北京化工大学于润楠谭占鳌等人通过引入金属螯合物,调控钙钛矿薄膜的纳米力学性能。金属螯合物嵌入钙钛矿晶界,形成均匀分布的拉伸应变场。通过研究拉伸应变对薄膜微观结构和光伏性能的影响,柔性钙钛矿太阳能电池实现了24.47%的功率转换效率。该策略不仅聚焦于薄膜的纳米力学特性,还揭示了其物理性能与机械柔韧性之间的内在联系。
研究亮点:

  1. 首创金属螯合物晶界缓冲策略:通过铝基螯合物在钙钛矿晶界形成动态配位键,有效释放薄膜内部拉伸应变,显著提升机械柔韧性。

  2. 高效光电转换与机械稳定兼具:优化后的柔性器件实现24.47%的转换效率,并在连续弯曲7000次后仍保持80%的初始效率,表现出优异的机械耐久性。

  3. 纳米力学-光电性能协同调控:系统阐明了金属螯合物通过静电作用与氢键调控薄膜模量与应变,同步提升载流子寿命与器件稳定性,为柔性光电器件设计提供新思路。

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Xu, Z., Yu, R., Lv, Q. et al. Tensile strain regulation via grain boundary buffering for flexible perovskite solar cells. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-67027-6

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