【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】隨著清潔能源需求向多元化、便攜化方向發(fā)展，柔性鈣鈦礦太陽能電池因其輕質(zhì)、可彎曲的特性，被視為推動(dòng)可穿戴設(shè)備、車載光伏及物聯(lián)網(wǎng)供電革命的關(guān)鍵技術(shù)。然而，其在復(fù)雜應(yīng)力下的性能衰減與大規(guī)模制備難題，始終是產(chǎn)業(yè)化的主要障礙。近日，西安交通大學(xué)的一項(xiàng)創(chuàng)新研究為這一領(lǐng)域帶來了突破性進(jìn)展。
 

　　西安交通大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的吳朝新教授與董化教授團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)造性地提出了一種 “原位雙區(qū)域錨定”策略。該策略的核心是設(shè)計(jì)并合成了一種名為VIPS的兩性離子凝膠單體。這種材料能智能地“識(shí)別”并錨定在電池的兩個(gè)關(guān)鍵薄弱區(qū)域：其咪唑基團(tuán)通過π-π共軛作用穩(wěn)固埋底界面，而磺酸基團(tuán)則與鈣鈦礦中的鉛離子(Pb²?)形成強(qiáng)力配位，牢牢鎖定晶界。
 

　　在熱激活后，VIPS單體聚合形成一張柔性的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)。這張網(wǎng)絡(luò)如同給電池內(nèi)部植入了一個(gè)智能的“減震與修復(fù)系統(tǒng)”：它不僅能有效釋放在彎曲、形變時(shí)積累的內(nèi)應(yīng)力和界面應(yīng)力，抑制微裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展，還同時(shí)構(gòu)筑了一道屏障，顯著阻擋了外界水氧的侵蝕和內(nèi)部鉛離子的泄漏，從根源上提升了器件的耐久性與環(huán)境友好性。
 

　　基于該策略制備的柔性鈣鈦礦光伏器件，取得了全方位的性能飛躍：
 

　　效率創(chuàng)紀(jì)錄：小面積電池(0.11 cm²)的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)25.45%；將其放大至20.21 cm²的組件，效率仍保持在22.47%；即使面積擴(kuò)大到749 cm²，效率也達(dá)到了17.75%，在0.1-1000 cm²的尺度范圍內(nèi)樹立了新的性能標(biāo)桿。
 

　　弱光性能優(yōu)異：在室內(nèi)光照條件下，器件效率更是突破40%，展現(xiàn)了為物聯(lián)網(wǎng)電子設(shè)備供電的巨大潛力。
 

　　穩(wěn)定性卓越：器件通過了嚴(yán)苛的穩(wěn)定性測試，在持續(xù)光照1000小時(shí)后效率保持率超過90%；在黑暗環(huán)境中存放5000小時(shí)后，性能仍穩(wěn)定在初始值的90%以上。
 

　　機(jī)械韌性超強(qiáng)：在經(jīng)過20,000次劇烈彎曲循環(huán)后，器件效率仍能保持97.3%；即使在不同的固定彎曲狀態(tài)下測試5000小時(shí)，性能衰減也不足2%。
 

　　這項(xiàng)題為《原位雙區(qū)域選擇性錨定兩性離子凝膠實(shí)現(xiàn)高效耐用柔性鈣鈦礦太陽能電池》的重磅研究成果，已發(fā)表于國際能源材料頂級(jí)期刊《先進(jìn)能源材料》。它不僅僅是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的效率提升，更是為柔性鈣鈦礦太陽能電池從實(shí)驗(yàn)室走向規(guī)?；a(chǎn)與應(yīng)用，提供了一種普適性強(qiáng)、效果顯著的全新解決方案，標(biāo)志著我國在柔性光伏這一前沿賽道上的關(guān)鍵技術(shù)突破。