吉林大学董庆锋教授团队 Angew：基于低温动态热修复超分子粘合剂的高效柔性钙钛矿太阳能电池

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钙钛矿太阳能电池具有可溶液加工、低成本、高效率等特点，被认为是柔性太阳能电池的优势候选者之一，但与此同时，钙钛矿多晶薄膜本身的类陶瓷特性也决定了钙钛矿多晶结构在弯折形变过程中会面临机械损伤，尤其对于使用商品化柔性ITO基底的钙钛矿太阳能电池而言，提升钙钛矿电池的柔性对于此类电池的实际应用具有重要的意义。

吉林大学董庆锋教授团队设计并合成了一种多功能的超分子粘合剂（AD-23），基于此粘合剂构筑的柔性反式钙钛矿太阳能电池效率达到了20.50%，且在经历2.5mm半径弯折一万次之后仍然具有初始效率的90%以上。与此同时，相同工艺制备的刚性器件实现了21.99%能量转化效率。

团队采用共聚的方法，将丙烯酰胺与丙烯酸正丁酯聚合，保留聚丙烯酰胺对溶液良好流平性的同时，通过丙烯酸正丁酯的定量引入可控地调节了聚合物的玻璃化转变温度并引入了大量氢键受体与酰胺基形成超分子相互作用来实现低温下的超分子修复，新型添加剂制备的钙钛矿前驱体可在疏水的PTAA传输层上实现高质量钙钛矿膜及高性能电池器件的制备，同时赋予材料缓冲、粘合、钝化以及修复的综合功能特性。

实验表明，AD-23的修饰集中在钙钛矿晶界处，得益于官能团的钝化作用以及材料的超分子修复作用，载流子的横向传输受到了抑制，传输层在纵向上对于载流子的提取得到了促进，晶界缺陷得到了有效钝化，器件的光伏性能以及在极端环境下（双85）的稳定性均得到了大幅提升。

为进一步探究AD-23的修复与保护机制，研究者对比了1.5mm小半径的破坏性弯折实验后不同样品的形貌变化，相比于参比器件晶粒的损坏与脱落，AD-23的缓冲以及粘合作用有效的保护了晶粒，主要应力损伤形式表现为晶粒的分离，且该损伤在70℃加热5min之后得到了有效的修复。

该添加剂通过廉价的原料单体共聚获得，在一种材料中同时实现了预期设计中的多种功能，在柔性钙钛矿太阳能电池的实际应用中展现出良好的前景，为制备高性能柔性钙钛矿太阳能电池提供了一种新思路。研究成果以Research Article的形式发表在Angew. Chem. Int. Ed. 杂志上。

原文链接：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

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