Nat Commun：柔性鈣鈦礦疊層電池突破25.4%效率！揭示PEDOT:PSS界面新機制

柔性全鈣鈦礦疊層太陽能電池（TSCs）因其輕質特性在便攜式與航空航天領域極具潛力，但其性能受限于窄帶隙（NBG）子電池的界面損失，尤其是聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS）引起的界面問題。

本研究臺灣國立清華大學Tzu-Ying Lin、四川大學趙德威和瑞士聯邦材料科學與技術實驗室Fan Fu等人首次揭示了PEDOT:PSS薄膜中存在一種此前未被認識的垂直相分離結構：表面為富PSS的絕緣層，底部為富PEDOT的導電層。這種結構會誘導界面電偶極子，阻礙空穴的高效提取。研究發現，添加Triton X-100可通過調節聚合物相互作用破壞該相分離，從而抑制表面偶極子的形成。采用該改性界面的NBG鈣鈦礦電池表現出更高的性能與重復性。基于此策略，柔性疊層太陽能電池實現了25.4%的光電轉換效率（PCE），并成功制備出效率為19.7%的柔性疊層微型組件。

理論模擬進一步預測，在10 cm × 10 cm柔性基底上，組件效率有望超過24%。該研究為理解PEDOT:PSS界面行為提供了關鍵見解，并為下一代柔性鈣鈦礦疊層電池的界面優化指明了方向。

研究亮點：

1. 揭示PEDOT:PSS垂直相分離新機制：首次發現PEDOT:PSS薄膜表面存在富PSS絕緣層，其形成的界面偶極子嚴重制約電荷提取效率。

2. 提出界面調控新策略：通過添加非離子表面活性劑Triton X-100，有效抑制PSS表面富集，顯著提升NBG電池性能與重復性。

3. 實現高效柔性疊層器件與組件：基于該策略，柔性全鈣鈦礦疊層電池效率突破25.4%，并成功研制出19.7%效率的柔性微型組件，展現出良好的規模化應用潛力。

Lai, H., Zhu, J., Kuo, RT. et al. Tailored PEDOT:PSS phase segregation for high-efficiency flexible all-perovskite tandem solar cells and mini-modules. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66479-0

學術交流QQ群

知光谷光伏器件學術QQ群：641345719

鈣鈦礦產教融合交流@知光谷（微信群）：需添加編輯微信

為加強科研合作，我們為海內外科研人員專門開通了鈣鈦礦科創合作專業科研交流微信群。加微信群方式：添加編輯微信pvalley2024，備注：姓名-單位-研究方向（無備注請恕不通過），由編輯審核后邀請入群。