南开刘永胜Angew新作：原位聚合助刮涂钙钛矿组件效破20.78%

主要内容

钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为一种极具发展潜力的光伏技术，正吸引着广泛关注。然而，其商业化进程却面临两大阻碍：一是可扩展性方面的挑战，二是潜在的铅泄漏问题。在此形势下，南开大学刘永胜带领其团队，成功研发出一种创新的原位聚合策略。

该策略的核心在于构建功能性底部界面层和体相聚合物网络。通过这一方式，能够实现对空气刮刀涂布钙钛矿薄膜结晶过程的精准调控，以及对薄膜缺陷的有效钝化。

在具体实验操作中，团队将2 - 氨基乙基甲基丙烯酸酯盐酸盐（2 - Amh）作为单体，均匀沉积在基底之上。随后，在热退火过程中，该单体发生聚合反应，形成稳定的聚合物结构。紧接着，对掺入2 - Amh的钙钛矿前驱体进行刮刀涂布。在后续的热退火环节，底部聚合物界面层与体相内原位形成的聚合物网络产生了显著的协同效应。这种协同作用极大地提升了薄膜的均匀性和结晶度，为钙钛矿太阳能电池性能的提升奠定了坚实基础。

不仅如此，嵌入的聚合物网络还发挥了多重环保作用。它能够有效减少受损器件中的铅泄漏，降低对环境的潜在危害；同时，还能抑制Ni³⁺将I⁻氧化为I₂的过程，从而保障器件的长期稳定性和可靠性。

实验结果显示，基于空气刮刀涂布钙钛矿薄膜的器件表现出色。其5×5 cm²微型组件（面积10.80 cm²）的稳态效率达到了20.78%，这一数据充分证明了该策略在实际应用中的有效性。作为对比，采用相同策略的旋涂器件也展现出了较高的光电转换效率。不过，鉴于本研究的核心聚焦于空气刮刀涂布技术，旋涂器件的相关数据仅作参考，并非本次研究的重点内容。

综上所述，这些研究成果为可扩展的钙钛矿光伏技术提供了极具前景的解决方案。它不仅在提升器件性能方面取得了显著成效，还兼顾了环境可持续性，为钙钛矿太阳能电池的商业化应用开辟了新的道路。

文献信息

In Situ Polymerization-Assisted Crystallization of Open-Air Blade-Coated Perovskite Films for Efficient Solar Cells and Mini-Modules

Yu Zou, Tai Wang, Yuting Ma, Rui Wang, Dr. Yuping Gao, Dr. Hang Liu, Meiping Zhang, Yanna Hou, Prof. Ziyang Hu, Prof. Yongsheng Liu

https://doi.org/10.1002/ange.202515623