东华大学AFM：蒸汽辅助无损封装策略实现高效空气处理钙钛矿太阳能电池的全生命周期调控

尽管钙钛矿太阳能电池（PSCs）在过去数年中取得了出色的能量转换效率，但其从制备、运行到最终废弃的全生命周期仍需仔细考虑与解决。

本文东华大学王宏志和张青红等人开发了一种无损封装策略，以实现空气处理PSCs的全生命周期管理。通过3-巯基丙基三乙氧基硅烷（MPTES）蒸汽分子的快速自吸附和水触发聚合，在钙钛矿和金电极表面构建了均匀致密的封装层。MPTES分子可改善钙钛矿结晶性并消除多种缺陷，减轻环境水的不利干扰，减少杂质残留并诱导钙钛矿晶体定向生长。此外，该封装层抑制了金属电极制备过程中钙钛矿的FA⁺/I⁻离子损失，确保薄膜与最终器件性能优化的一致性。因此，空气处理的FA基PSCs实现了26.10%的优异效率，并具备高制备重复性，在湿热测试中1200小时后仍保持85%的初始效率。此外，采用无损封装的报废PSCs显著降低了有毒铅泄漏，避免了环境污染与生物安全威胁。

本工作为空气处理PSCs的全生命周期管理提供了一条有前景的途径。

研究亮点：

1. 首创蒸汽辅助无损封装策略，实现钙钛矿器件全生命周期管理
   利用MPTES蒸汽分子在钙钛矿与电极表面自吸附并水触发聚合，形成均匀致密的封装层，同步提升结晶质量、抑制电极制备损伤、阻隔环境侵蚀，贯穿制备、运行与废弃全阶段。

2. 空气制备效率突破26.1%，兼具高稳定性与宽工艺窗口
   在空气环境中实现26.10%的高效率，湿热测试1200小时保持85%初始效率，并在20%–80%宽湿度范围内具备高重复性，展现了优异的工况适应性与规模化制备潜力。

3. 显著抑制铅泄漏与离子迁移，实现环境友好与生物安全
   封装层通过物理阻隔与硫基‑铅化学锚定双重作用，将铅泄漏降低至3 ppm以下，土壤污染指数显著下降，细胞存活率达90.8%，具备良好的环境兼容性与生物安全性。

C. Tian, T. Wu, X. Zhou, et al. “ Vapor-Assisted Nondestructive Encapsulation Strategy Enables Efficient Air-Processed Perovskite Film-Based Solar Cells with Entire Lifecycle Regulation.” Adv. Funct. Mater. (2025): e24518.

https://doi.org/10.1002/adfm.202524518

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