Joule:效率超20%！柔性鈣鈦礦太陽能模塊用上碳納米管，彎折千次不衰減

柔性鈣鈦礦太陽能模塊（f-PSMs）是當前可再生能源技術中的關鍵創新，為實現可持續高效能源解決方案提供了路徑。然而，在不犧牲效率或不增加材料成本的前提下實現運行穩定性仍然是一個重大挑戰。

本研究薩里大學Zhang Wei、S. Ravi P. Silva、中國科學院成會明院士、侯鵬翔、武漢理工大學卜童樂、電子科技大學白賽等人探索了將單壁碳納米管（SWCNTs）作為窗口電極應用于可擴展f-PSMs的制造，實現了超過20%的卓越功率轉換效率（PCE）。SWCNT薄膜的優異穩定性使得所制備的f-PSMs能夠在承受各種外部應力的同時保持高性能。在模擬真實環境條件（包括晝夜循環）下，基于SWCNT的f-PSMs表現出比采用傳統氧化銦錫（ITO）電極的對比器件更優越的穩定性。

通過用易獲得的SWCNT替代稀缺且昂貴的ITO，這項工作強調了SWCNT在提升柔性太陽能技術可持續性與可擴展性方面的潛力。這些發現彌合了實驗室研究與實際制造應用之間的差距，推動了柔性光伏的商業化進程。

研究亮點：

1. 效率突破：采用硫酸處理的單壁碳納米管（SWCNT@H?SO?）作為窗口電極，實現了剛性鈣鈦礦電池24.5%、柔性電池23%以及柔性模塊（11.5 cm2）超過20%的轉換效率，創下了無ITO柔性鈣鈦礦太陽能模塊的效率紀錄。

2. 穩定性顯著提升：SWCNT電極具備優異的疏水性、化學惰性和機械柔韌性，使器件在高溫（85°C）、高濕（55% RH）、持續光照及反復彎折（1000次，曲率半徑5 mm）等嚴苛條件下仍保持超過95%的初始效率，遠超ITO基器件。

3. 低成本與可擴展性：SWCNT薄膜的原料成本僅為ITO的約1/6，且可通過卷對卷（roll-to-roll）工藝進行大面積制備，為低成本、可大規模生產的柔性光伏技術提供了可行路徑。

Jing Zhang et.al Integrating SWCNT to bridge the stability divide in scalable and manufacturable flexible perovskite solar modules Joule 2025

DOI: 10.1016/j.joule.2025.102225

https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102225

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