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  鈣鈦礦太陽能電池具有可溶液加工、低成本、高效率等特點(diǎn)，被認(rèn)為是柔性太陽能電池的優(yōu)勢候選者之一，但與此同時(shí)，鈣鈦礦多晶薄膜本身的類陶瓷特性也決定了鈣鈦礦多晶結(jié)構(gòu)在彎折形變過程中會面臨機(jī)械損傷，尤其對于使用商品化柔性ITO基底的鈣鈦礦太陽能電池而言，提升鈣鈦礦電池的柔性對于此類電池的實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義。

  吉林大學(xué)董慶鋒教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并合成了一種多功能的超分子粘合劑（AD-23），基于此粘合劑構(gòu)筑的柔性反式鈣鈦礦太陽能電池效率達(dá)到了20.50%，且在經(jīng)歷2.5mm半徑彎折一萬次之后仍然具有初始效率的90%以上。與此同時(shí)，相同工藝制備的剛性器件實(shí)現(xiàn)了21.99%能量轉(zhuǎn)化效率。

  團(tuán)隊(duì)采用共聚的方法，將丙烯酰胺與丙烯酸正丁酯聚合，保留聚丙烯酰胺對溶液良好流平性的同時(shí)，通過丙烯酸正丁酯的定量引入可控地調(diào)節(jié)了聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并引入了大量氫鍵受體與酰胺基形成超分子相互作用來實(shí)現(xiàn)低溫下的超分子修復(fù)，新型添加劑制備的鈣鈦礦前驅(qū)體可在疏水的PTAA傳輸層上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量鈣鈦礦膜及高性能電池器件的制備，同時(shí)賦予材料緩沖、粘合、鈍化以及修復(fù)的綜合功能特性。

  實(shí)驗(yàn)表明，AD-23的修飾集中在鈣鈦礦晶界處，得益于官能團(tuán)的鈍化作用以及材料的超分子修復(fù)作用，載流子的橫向傳輸受到了抑制，傳輸層在縱向上對于載流子的提取得到了促進(jìn)，晶界缺陷得到了有效鈍化，器件的光伏性能以及在極端環(huán)境下（雙85）的穩(wěn)定性均得到了大幅提升。

  為進(jìn)一步探究AD-23的修復(fù)與保護(hù)機(jī)制，研究者對比了1.5mm小半徑的破壞性彎折實(shí)驗(yàn)后不同樣品的形貌變化，相比于參比器件晶粒的損壞與脫落，AD-23的緩沖以及粘合作用有效的保護(hù)了晶粒，主要應(yīng)力損傷形式表現(xiàn)為晶粒的分離，且該損傷在70℃加熱5min之后得到了有效的修復(fù)。

  該添加劑通過廉價(jià)的原料單體共聚獲得，在一種材料中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)中的多種功能，在柔性鈣鈦礦太陽能電池的實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出良好的前景，為制備高性能柔性鈣鈦礦太陽能電池提供了一種新思路。研究成果以Research Article的形式發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 雜志上。

  原文鏈接：Ge, C.; Liu, X.; Yang, Z.; Li, H.; Dong, Q. Thermal Dynamic Self-healing Supramolecular Dopant Towards Efficient and Stable Flexible Perovskite Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, e202116602

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202116602