Small Methods：柔性鈣鈦礦太陽能電池的器件設計及發展策略

最新 07-08

有機無機雜化鈣鈦礦（如CH3NH3PbI3）材料具有優異的物理光伏特性，近年來，基於此類鈣鈦礦材料的太陽能電池取得了迅猛發展，實現了超過22%的光電轉化效率，儼然成為光伏領域的後起之秀。鑒於鈣鈦礦材料可低溫溶液加工以及傑出的光伏特性，在這期間，鈣鈦礦太陽能電池的柔性製備也引起了廣泛關注。與剛性電池相比，柔性鈣鈦礦太陽能電池在便攜及穿戴集成等領域有著廣闊的應用前景。然而，不同於剛性襯底寬廣的熱加工窗口，輕便柔性襯底熱加工耐受力差，此外，傳統透明導電氧化物電極在彎曲中易碎，這些都為構築高效柔性鈣鈦礦太陽能電池帶來挑戰。在其飛速發展進程中，電池器件結構及各功能層材料的篩選和優化極大地推動了高效柔性鈣鈦礦太陽能電池的演進。

近日，香港理工大學的鄭子劍教授課題組綜述了這幾年柔性鈣鈦礦太陽能電池的研究進展，著重總結了它的器件設計及發展策略。文章中，首先強調了鈣鈦礦太陽能電池適合進行柔性製備的物理及加工基礎，詳細分析了其低溫溶液加工特性，優異的光伏及力學性質。隨後，作者剖析了構築柔性器件的各功能層，包括鈣鈦礦活性層，支撐襯底，透明電極以及電荷傳輸層，系統地闡述了各層的作用，構築柔性器件的要求以及相關發展。同時，突出分析了透明導電金屬氧化物電極限制器件柔性，以及梳理了打破瓶頸，發展其它類型高柔性電極及器件的研究成果。緊接著，文章總結了一些高階可拉伸柔性鈣鈦礦太陽能電池的研究突破，探討了它們將來在可穿戴應用中的潛在前景。最後，該綜述總結了截止目前柔性鈣鈦礦太陽能電池發展進程中的主要里程碑式成就，並探討了將來其實現實際應用面臨的挑戰，以及針對當前問題，未來可行的研究方向。

相關綜述文章發表在Small Methods（DOI: 10.1002/smtd.201800031）上，題為「Flexible and Stretchable Perovskite Solar Cells: Device Design and Development Methods」。