解凤贤&王智杰&谭付瑞AFM：告别有毒溶剂！全空气环境中全刀片涂层的碳电极柔性钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池正朝着规模化制造与商业化应用迈进，其中便捷的制备工艺对器件的可扩展性至关重要。

本研究复旦大学光电研究院解凤贤、中国科学院半导体研究所王智杰和河南大学谭付瑞等人采用刀片涂层技术与绿色溶剂，在全空气环境中制备了碳电极柔性钙钛矿太阳能电池及其模组的各功能层。为实现可靠且可扩展的碳电极柔性钙钛矿太阳能电池，我们选用四氢呋喃调控有机缓冲层聚（3-己基噻吩-2,5-二基）的形貌与界面排列，通过调节其区域规整结晶性、分子有序性及界面能级对齐，提升器件性能。全刀片涂层的碳电极柔性钙钛矿太阳能电池在0.09 cm²器件上实现了21.1%的全光照转换效率，在1 cm²器件上于1000 LUX室内光下达到36.7%的效率。

所制备的微型模组在全光照与室内弱光下效率分别为16.5%与32.2%，展现出为可穿戴电子设备供电的潜力。本工作为钙钛矿光伏器件的规模化、快速且经济化制造提供了有前景的技术路径。

研究亮点：

1. 绿色全空气制备：首次在全空气环境中采用绿色溶剂（水、2-ME、THF、IPA）完成所有功能层的刀片涂层，避免有毒溶剂与手套箱依赖，推动钙钛矿电池环保化与规模化生产。

2. 溶剂调控界面性能：以四氢呋喃替代氯苯处理P3HT缓冲层，显著提升其区域规整结晶性、分子有序性与能级对齐，增强空穴提取能力，实现21.1%的全刀片涂层碳电极柔性钙钛矿电池效率（目前最高纪录）。

3. 高效柔性与模组集成：器件在弯曲测试中表现出优异机械稳定性，同时成功制备出全刀片涂层柔性模组，室内弱光效率达32.2%，具备为智能手表等可穿戴设备供电的实际应用潜力

Y. Li, Z. Jin, G. Wang, et al. “ Fully Blade-Coated Carbon Electrode Flexible Perovskite Solar Cells Using Green Solvents in Ambient-Air.” Advanced Functional Materials (2025): e27433.

https://doi.org/10.1002/adfm.202527433

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