深圳先進(jìn)院柔性鈣鈦礦太陽能電池研發(fā)取得進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所納米調(diào)控與生物力學(xué)研究室在柔性鈣鈦礦太陽能電池研發(fā)方面獲得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Highly flexible,robust,stable and high efficiency perovskite solar cells enabled by van der Waals epitaxy on mica substrate(《在云母襯底上通過范德瓦爾斯外延技術(shù)實(shí)現(xiàn)高靈活、穩(wěn)定、高效的柔性鈣鈦礦太陽能電池》)為題，在線發(fā)表于《納米能源》(Nano Energy,2019,60,476-484)。

伴隨智能電子工業(yè)的快速發(fā)展，柔性可穿戴電子成為未來電子元器件發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域，電源是其重要的組成部分。目前，電源對可穿戴電子的戶外使用性、大面積貼合性和安全性有較大限制?？纱┐麟娮蛹徔椘返男枨蠖炔粩嘣黾?，因此柔性太陽能電池受到了越來越多的關(guān)注。鈣鈦礦太陽能電池因其高效率、低成本和靈活的制備方法而廣泛用于柔性電池的制造。柔性襯底是決定柔性鈣鈦礦太陽能電池性能的關(guān)鍵因素。目前用于柔性器件制備的襯底主要為聚合物襯底，當(dāng)達(dá)到臨界彎曲半徑時，其透明導(dǎo)電層發(fā)生斷裂，導(dǎo)致光電性能發(fā)生嚴(yán)重衰減，同時水分子極易穿過聚合物襯底，影響電池的機(jī)械和鈣鈦礦長期穩(wěn)定性。

為解決上述問題，納米調(diào)控與生物力學(xué)研究室與石家莊鐵道大學(xué)、臺灣交通大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在透明云母襯底上開發(fā)出高度柔性、穩(wěn)定且高效的鈣鈦礦太陽能電池(PSC)。其最佳光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)為18.0%;彎曲半徑小至5mm，在5000次彎曲循環(huán)后保持原有效率的91.7%。其優(yōu)良性能主要由于云母層間的范德華力降低了襯底對PSC器件的機(jī)械約束，使其具有更高的機(jī)械彎曲性能。該工作為柔性電池的研究提供了新思路。