東華大學(xué)AFM：蒸汽輔助無損封裝策略實(shí)現(xiàn)高效空氣處理鈣鈦礦太陽能電池的全生命周期調(diào)控

盡管鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）在過去數(shù)年中取得了出色的能量轉(zhuǎn)換效率，但其從制備、運(yùn)行到最終廢棄的全生命周期仍需仔細(xì)考慮與解決。

本文東華大學(xué)王宏志和張青紅等人開發(fā)了一種無損封裝策略，以實(shí)現(xiàn)空氣處理PSCs的全生命周期管理。通過3-巰基丙基三乙氧基硅烷（MPTES）蒸汽分子的快速自吸附和水觸發(fā)聚合，在鈣鈦礦和金電極表面構(gòu)建了均勻致密的封裝層。MPTES分子可改善鈣鈦礦結(jié)晶性并消除多種缺陷，減輕環(huán)境水的不利干擾，減少雜質(zhì)殘留并誘導(dǎo)鈣鈦礦晶體定向生長。此外，該封裝層抑制了金屬電極制備過程中鈣鈦礦的FA?/I?離子損失，確保薄膜與最終器件性能優(yōu)化的一致性。因此，空氣處理的FA基PSCs實(shí)現(xiàn)了26.10%的優(yōu)異效率，并具備高制備重復(fù)性，在濕熱測試中1200小時后仍保持85%的初始效率。此外，采用無損封裝的報廢PSCs顯著降低了有毒鉛泄漏，避免了環(huán)境污染與生物安全威脅。

本工作為空氣處理PSCs的全生命周期管理提供了一條有前景的途徑。

研究亮點(diǎn)：

1. 首創(chuàng)蒸汽輔助無損封裝策略，實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦器件全生命周期管理
   利用MPTES蒸汽分子在鈣鈦礦與電極表面自吸附并水觸發(fā)聚合，形成均勻致密的封裝層，同步提升結(jié)晶質(zhì)量、抑制電極制備損傷、阻隔環(huán)境侵蝕，貫穿制備、運(yùn)行與廢棄全階段。

2. 空氣制備效率突破26.1%，兼具高穩(wěn)定性與寬工藝窗口
   在空氣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)26.10%的高效率，濕熱測試1200小時保持85%初始效率，并在20%–80%寬濕度范圍內(nèi)具備高重復(fù)性，展現(xiàn)了優(yōu)異的工況適應(yīng)性與規(guī)模化制備潛力。

3. 顯著抑制鉛泄漏與離子遷移，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好與生物安全
   封裝層通過物理阻隔與硫基?鉛化學(xué)錨定雙重作用，將鉛泄漏降低至3 ppm以下，土壤污染指數(shù)顯著下降，細(xì)胞存活率達(dá)90.8%，具備良好的環(huán)境兼容性與生物安全性。

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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