段玉伟彭强26.57%2000h长稳新型封装层改写钙钛矿电池性能版图

主要内容

在钙钛矿表面包覆内部封装层（IEL），是提升钙钛矿材料质量、实现高性能钙钛矿太阳能电池的关键技术路径。然而传统内部封装层存在长期被忽视的核心弊端 —— 不仅会因反应副产物引发器件性能劣化，还面临 “提升钙钛矿结晶质量” 与 “减少铅离子（Pb²⁺）泄漏” 的固有权衡矛盾，这一痛点严重制约了器件的综合性能与商业化实用化进程。

针对这一行业关键难题，成都理工大学段玉伟、彭强等人开展专项攻关，创新性通过硅氧烷基元的自交联聚合与环氧乙烷基团的开环加成反应，原位合成了一种新型多功能内部封装层（IEL）。综合表征结果证实，该封装层的 GPTFP 分子中，氨基、羟基与碳 - 氟（C─F）键通过氢键、氧 - 铅配位作用、氟 - 铅相互作用及疏水效应协同发力，实现四重核心功效：稳定钙钛矿晶界结构、高效钝化表面缺陷、强效阻隔氧气与水汽侵蚀，同时最大限度抑制 Pb²⁺泄漏。经该封装层修饰后，钙钛矿材料的结晶质量显著跃升，残余应力得到有效缓解，在室温环境下老化 200 天后仍能保持稳定的黑色相，且在模拟极端严苛条件下未检测到 Pb²⁺泄漏，环境安全性大幅提升。

依托这一创新封装策略，团队研发的倒置结构钙钛矿太阳能电池展现出卓越的综合性能：光电转换效率（PCE）达 26.83%，经权威认证为 26.57%，准稳态输出认证效率达 26.51%；更值得关注的是，该器件在持续 1 - 太阳光照（AM1.5G，100 毫瓦 / 平方厘米）2000 小时后，以及在环境湿度 30±5%、温度 25℃条件下储存 2000 小时后，均能保留初始效率的 93% 以上，长效稳定性表现突出。

段玉伟、彭强等人的这项研究，不仅从根源上破解了传统 IEL 的固有缺陷，更实现了器件 “高效率、长稳性、低铅泄漏” 的协同突破，为高性能钙钛矿太阳能电池的实用化、商业化推进提供了关键技术支撑，也为钙钛矿光伏器件的环境友好型设计提供了新的思路。

文献信息

MeticulousConstructionofInternalEncapsulationLayerviaInSituSelf-Cross-LinkingPolymerizationandRing-OpeningAdditionReactionsforEfficientandEnvironmentalPerovskiteSolarCells

QiuyanCao,YuweiDuan,MinghuiCheng,DaweiLuo,ZhuangXie,HongxiangLi,YaoYao,YuChen,QiangPeng

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202517304