可折疊太陽(yáng)能電池可以推動(dòng)自供電可穿戴光電子設(shè)備等新興電子產(chǎn)品的應(yīng)用，但由于鈣鈦礦薄膜的嚴(yán)重本征應(yīng)變和柔性ITO電極的脆性，可折疊鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（F-PSCs）的實(shí)現(xiàn)面臨挑戰(zhàn)。
本文長(zhǎng)沙理工大學(xué)劉小春和香港大學(xué)Wallace C.H. Choy等人展示了通過(guò)區(qū)域依賴的微觀和宏觀應(yīng)變抑制策略，在銀納米線（AgNWs）電極上實(shí)現(xiàn)了高效F-PSCs。通過(guò)在反溶劑過(guò)程中引入功能化聚合物，有效抑制了鈣鈦礦表面/晶界結(jié)晶取向變化處的缺陷，顯著釋放了鈣鈦礦薄膜中的微觀應(yīng)變。同時(shí)，通過(guò)抑制鈣鈦礦薄膜深度方向上的FA+（甲脒）梯度分布，消除了梯度宏觀應(yīng)變。這兩種應(yīng)變松弛大大增強(qiáng)了鈣鈦礦薄膜的機(jī)械耐久性，同時(shí)提高了相穩(wěn)定性并抑制了離子遷移。
最終，實(shí)現(xiàn)了高效的F-PSCs（23%的功率轉(zhuǎn)換效率，為已報(bào)道的F-PSCs中的最高值），并表現(xiàn)出顯著的可折疊性，即使在0.75 mm曲率半徑下進(jìn)行2000次多向折疊后，效率仍保持初始值的94%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了典型的基于ITO的柔性PSCs的機(jī)械耐久性。這項(xiàng)工作有助于理解應(yīng)變調(diào)制在實(shí)現(xiàn)F-PSCs中的作用。
文章亮點(diǎn)總結(jié)
微觀和宏觀應(yīng)變的雙重釋放：通過(guò)引入功能化聚合物（PVP），有效抑制了鈣鈦礦薄膜中結(jié)晶取向變化處的微觀應(yīng)變，并通過(guò)抑制FA+的梯度分布消除了宏觀應(yīng)變，顯著提升了鈣鈦礦薄膜的機(jī)械耐久性和相穩(wěn)定性。
高效可折疊鈣鈦礦太陽(yáng)能電池：基于銀納米線（AgNWs）電極和區(qū)域依賴的應(yīng)變釋放策略，實(shí)現(xiàn)了23%的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE），這是目前報(bào)道的可折疊鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的最高效率，且在0.75 mm曲率半徑下進(jìn)行2000次折疊后，效率仍保持94%。
優(yōu)異的機(jī)械耐久性和環(huán)境穩(wěn)定性：該F-PSCs在極端彎曲和折疊條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械耐久性，且在濕度和光照條件下表現(xiàn)出良好的相穩(wěn)定性和離子遷移抑制能力，進(jìn)一步提升了器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
B. Zhou, X. Wu, Z. Jiang, J. Kim, Z. Wang, J. Sun, M. Guan, K. Wang, X. Liu, W. C. Choy, Foldable Inverted Perovskite Solar Cells Enabled by Region-Dependent Microscopic and Macroscopic Strain Relaxation. Adv. Energy Mater. 2025, 2405093.
https://doi.org/10.1002/aenm.202405093
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