钙钛矿太阳能电池(简称PSCs)是当今光伏领域研究前沿，柔性PSCs由于重量轻、可弯曲折叠、表面结构适应性强等优点，能够与户外装备、建筑物、交通运输工具、电子设备等结合，具有广阔应用前景。然而，由缺陷导致的电荷复合造成的严重能量损失，限制了柔性PSCs性能提升。同时，柔性PSCs在应力作用下的机械稳定性问题仍未得到有效解决。近日，大连理工大学化工学院史彦涛教授团队与美国布朗大学Nitin P. Padture教授团队合作，通过表面钝化并运用断裂力学基本原理发展出了一种协同策略，有效解决了以上问题。
研究团队通过在3D钙钛矿表面和晶界原位形成低维(LD)钙钛矿，构筑出了一种新型LD/3D结构。该结构中，LD钙钛矿一方面能够有效钝化深能级缺陷并减少电荷复合，显著提升了器件光电转换效率(21%，目前柔性PSCs最高效率之一)和长期稳定性(光照下持续工作800小时仍维持最初效率的90%)；另一方面，LD钙钛矿的存在提高了薄膜的断裂能，有效提升了器件耐弯折性(连续弯折20000次仍维持最初效率的80%)。基于以上新策略，柔性PSCs光电转换效率、工作稳定性与机械稳定性(耐弯折性)获得了同时提升，这为柔性PSCs技术的发展以及未来商业化应用提供了有力支撑。
(A)LD/3D结构原位生长示意图；(B)LD/3D与传统3D结构柔性PSCs稳态功率输出;(C)器件光电转换效率分布统计图；(D)器件的弯曲稳定性能测试结果。
该研究成果以“Flexible perovskite solar cells with simultaneously improved efficiency, operational stability, and mechanical reliability”为题发表在能源类重量级期刊Joule上(Joule, 2021, 5, 1587C1601)，并被选为封面文章。博士后董庆顺为论文共同一作(排序第一)，大连理工大学为第一作者和第一通讯单位。该研究工作获得了国家自然科学基金面上项目、青年基金，辽宁省自然科学基金，大连市科技创新基金和中国博士后科学基金等资助。
