深圳先進院柔性鈣鈦礦太陽能電池研發取得進展

近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫工所納米調控與生物力學研究室在柔性鈣鈦礦太陽能電池研發方面獲得新進展。相關研究成果以Highlyflexible,robust,stableandhighefficiencyperovskitesolarcellsenabledbyvanderWaalsepitaxyonmicasubstrate（《在云母襯底上通過范德瓦爾斯外延技術實現高靈活、穩定、高效的柔性鈣鈦礦太陽能電池》）為題，在線發表于《納米能源》（NanoEnergy,2019,60,476-484）。

伴隨智能電子工業的快速發展，柔性可穿戴電子成為將來電子元器件發展的熱點范疇，電源是其緊要的組成部分。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。可穿戴電子紡織品的需求度不斷增加，因此柔性太陽能電池受到了越來越多的關注。鈣鈦礦太陽能電池因其高效率、低成本和靈活的制備辦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，當達到臨界彎曲半徑時，其透亮導電層發生斷裂，導致光電性能發生嚴重衰減，同時水分子極易穿過聚合物襯底，影響電池的機械和鈣鈦礦長期穩定性。

為處理上述問題，納米調控與生物力學研究室與石家莊鐵道大學、臺灣交通大學聯合研究團隊在透亮云母襯底上開發出高度柔性、穩定且高效的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）。其最佳光電轉換效率（PCE）為18.0％；彎曲半徑小至5mm，在5000次彎曲循環后保持原有效率的91.7％。其優良性能主要由于云母層間的范德華力降低了襯底對PSC器件的機械約束，使其具有更高的機械彎曲性能。該工作為柔性電池的研究提供了新思路。

該工作得到深圳孔雀計劃等支持。

圖(a)為柔性電池照片；圖(b)為器件斷面TEM照片；圖(c)為電池性能J-V曲線；圖(d)為器件彎曲耐久性探測結果；圖(e)為器件疲勞探測結果；圖(f)為濕熱探測結（85degC，85％RH）。

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