陜西師范大學牛天啟&趙奎AFM：異質界面生長平衡策略實現高效率與機械穩定的柔性鈣鈦礦太陽能電池

柔性鈣鈦礦太陽能電池在可穿戴與便攜電子領域具有重要潛力，但其機械變形耐受性不足與電荷傳輸性能欠佳的問題限制了其發展。

本研究陜西師范大學牛天啟和趙奎等人通過配體輔助的異質界面生長平衡策略，同步調控異質界面處的成核過程并延長生長窗口，實現了鈣鈦礦的協同結晶。該方法制備出高質量薄膜，表現為埋底孔洞減少、斷裂能提升、殘余應力顯著降低、彈性順應性增強，從而本質上增強了鈣鈦礦材料的機械耐久性。所得柔性器件實現了25.76%的優異光電轉換效率，并展現出卓越的彎曲穩定性——在4毫米彎曲半徑下經歷30,000次彎曲循環后仍保持90%以上的初始效率。值得注意的是，這是在效率≥25.5%的柔性鈣鈦礦光伏器件中迄今報道的最佳彎曲性能。

本研究還首次在光-機械耦合條件下采用ISOS-LM-1標準評估了柔性器件的運行穩定性。該工作凸顯了鈣鈦礦本征結晶性與機械調控的關鍵作用，為發展高效且機械穩定的柔性光伏提供了可行路徑。

研究亮點：

1. 提出異質界面生長平衡新機制：通過極性可調的芳香二銨配體，同步調控鈣鈦礦在空氣-液體與固體-液體界面的成核與生長動力學，實現跨界面結晶平衡，獲得高結晶質量、低殘余應力、埋底界面結合牢固的薄膜。

2. 實現鈣鈦礦本征機械性能顯著提升：改性薄膜的楊氏模量大幅降低至1.7 GPa，殘余應力僅為1.0 MPa，斷裂能提升至6.09 J·m?2，表現出優異的柔性與抗裂性能，從根本上增強器件機械耐久性。

3. 高效率與高彎曲穩定性兼得：柔性器件效率達25.76%，并在4 mm半徑下經歷30,000次彎曲后仍保持>90%效率，首次在光-機械耦合條件下通過ISOS-LM-1標準驗證運行穩定性，代表了當前柔性鈣鈦礦光伏性能的頂尖水平。

X. Chen, T. Niu, Z. Zhang, et al. “ Heterointerface Growth Equilibration Enables High-Efficiency and Mechanically Robust Flexible Perovskite Solar Cells.” Adv. Funct. Mater. (2025): e25744.

https://doi.org/10.1002/adfm.202525744

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