AFM綜述：面向極端與新興應(yīng)用的穩(wěn)健鈣鈦礦太陽(yáng)能電池

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）因其輕質(zhì)、超高功率轉(zhuǎn)換效率和可調(diào)光電特性，為超越傳統(tǒng)光伏技術(shù)的應(yīng)用提供了前所未有的機(jī)遇。這些優(yōu)勢(shì)推動(dòng)了其在太空系統(tǒng)、室內(nèi)光能采集、聚光光伏以及柔性/可穿戴電子等新興與極端應(yīng)用場(chǎng)景中的探索。然而，目前關(guān)于PSCs在這些特殊環(huán)境中的研究仍較為零散，且對(duì)其在耦合外部應(yīng)力下的耐受機(jī)制缺乏深入理解。

本綜述北京航空航天大學(xué)Haining Chen、東華大學(xué)Hailiang Wang、Wei Yan和Meifang Zhu等人首次從應(yīng)用需求、器件設(shè)計(jì)原理及鈣鈦礦材料基礎(chǔ)三個(gè)層面展開(kāi)系統(tǒng)性剖析，識(shí)別了不同運(yùn)行環(huán)境下的主要降解路徑，并評(píng)估了極端條件（如高低溫、電離輻射、變光照、柔性系統(tǒng)的機(jī)械變形）對(duì)光伏性能的影響機(jī)制。文章進(jìn)一步探討了該領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)（如長(zhǎng)期材料穩(wěn)定性、界面失效、機(jī)械疲勞）與未來(lái)方向（如先進(jìn)降解研究、機(jī)器學(xué)習(xí)輔助材料設(shè)計(jì)、多功能界面工程、平面-纖維結(jié)構(gòu)演化），旨在為基礎(chǔ)理解與應(yīng)用需求之間搭建橋梁，指導(dǎo)開(kāi)發(fā)適用于下一代關(guān)鍵任務(wù)的穩(wěn)健PSCs。

研究亮點(diǎn)：

1. 系統(tǒng)性分析極端環(huán)境下PSCs的失效機(jī)制：首次構(gòu)建從應(yīng)用場(chǎng)景→環(huán)境應(yīng)力→降解機(jī)制→設(shè)計(jì)策略的完整框架，涵蓋太空、聚光、室內(nèi)、可穿戴四大前沿方向。

2. 多因素耦合穩(wěn)定性研究：深入探討溫度、輻射、光照、機(jī)械形變等多重應(yīng)力耦合作用下的材料與器件行為，提出“自愈合”、“缺陷自消除”等新型穩(wěn)定策略。

3. 前瞻性結(jié)構(gòu)與材料創(chuàng)新：提出全無(wú)機(jī)鈣鈦礦、2D/3D異質(zhì)結(jié)、纖維狀器件等新型架構(gòu)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)輔助設(shè)計(jì)，為下一代高性能、高穩(wěn)定性PSCs指明方向。

H. Wang, Y. Liu, Y. Xiao, et al. “ Robust Perovskite Solar Cells for Extreme and Emerging Applications.” Adv. Funct. Mater. (2025): e23571.

https://doi.org/10.1002/adfm.202523571

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