近日，《先進材料》（Advanced Materials）以“Macromers for Encapsulating Perovskite Photovoltaics and Achieving High Stability”為題，在線報道了蘇州大學李耀文教授通過大分子單體策略，實現(xiàn)無光電轉(zhuǎn)換效率損失的高氣密性全覆蓋式紫外光固化封裝，在鈣鈦礦太陽能電池封裝領(lǐng)域取得重要研究進展（Adv. Mater., DOI: 10.1002/adma.202400218）。
鈣鈦礦太陽能電池（pero-SCs）因其高光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）、可高通量溶液印刷等獨特優(yōu)勢引得廣泛關(guān)注。然而，由于鈣鈦礦本征離子特性，較差的濕度穩(wěn)定性是制約pero-SCs商業(yè)化的關(guān)鍵因素。外部封裝是防止環(huán)境水汽與鈣鈦礦器件直接接觸的有效途徑。其中，紫外光固化策略具有反應(yīng)條件可控，可低溫加工等優(yōu)勢，但常見的紫外光固化膠（UVCAs）與pero-SCs直接接觸會導致PCE迅速衰減，因而無法應(yīng)用于高密封性的全覆蓋式封裝。為解決這一問題，蘇州大學李耀文教授等人首先探究了UVCAs中的單體誘導pero-SCs效率衰減的誘導因素：（1）小分子小尺寸的單體易滲透進入pero-SCs內(nèi)部，形成絕緣屏障從而阻礙界面電荷抽提；（2）高極性單體會分解鈣鈦礦晶格。基于上述認知，設(shè)計了聚異丁烯二丙烯酸酯（PIBA）作為大分子單體，增大的分子尺寸避免了單體分子的層間滲透行為，低極性特性防止了其對鈣鈦礦活性層的侵蝕，同時聚異丁烯的分子主鏈結(jié)構(gòu)使得固化后的PIBA具有高氣密性，從而實現(xiàn)了無PCE損失的高效全覆蓋式封裝。最終基于PIBA的全覆蓋式封裝的pero-SCs獲得了遠超傳統(tǒng)商用環(huán)氧樹脂邊緣封裝的優(yōu)異密封性，在85%相對濕度環(huán)境下放置2000 h后仍然保持了初始PCE的95%以上；相關(guān)封裝器件在1 m深的水中浸泡30 min的ISO 20653:2013 IPX7測試后沒有效率損失。此外，基于PIBA的全覆蓋式封裝策略表現(xiàn)出對不同鈣鈦礦組分和不同器件結(jié)構(gòu)pero-SCs的優(yōu)異通用性。
作者系統(tǒng)地研究了UVCAs中的單體分子結(jié)構(gòu)和所封裝pero-SCs性能衰減之間的構(gòu)效關(guān)系，從而提出了一種低極性的大分子單體設(shè)計策略，成功避免了全覆蓋封裝過程中單體的層間滲透行為和對鈣鈦礦的侵蝕，最終實現(xiàn)了無性能損失的全覆蓋式封裝，并顯著提高了器件的濕度穩(wěn)定性。該策略為鈣鈦礦太陽能電池的封裝材料設(shè)計提供了理論指導，并為制備面向?qū)嶋H應(yīng)用的高穩(wěn)定性pero-SCs提供了可能。
該工作第一作者是蘇州大學碩士研究生唐曉華和張?zhí)祢湥ㄓ嵶髡邽槔钜慕淌诤筒┦亢箨惡ｊ枴Ｔ撗芯砍晒玫搅藝医艹銮嗄昕茖W基金（52325307）等項目的資助和支持。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400218?af=R
中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會 中華人民共和國工業(yè)和信息化部 中華人民共和國應(yīng)急管理部 中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部 中華人民共和國科學技術(shù)部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務(wù)部 中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會
江蘇省發(fā)展和改革委員會 江蘇省工業(yè)和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態(tài)環(huán)境廳 江蘇省科學技術(shù)廳 江蘇省商務(wù)廳 江蘇省應(yīng)急管理廳 江蘇省市場監(jiān)督管理局 江蘇省統(tǒng)計局
北京市化學工業(yè)協(xié)會 天津市石油和化工協(xié)會 遼寧省石油和化學工業(yè)協(xié)會 內(nèi)蒙古石油和化學工業(yè)協(xié)會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業(yè)協(xié)會 山西省化學工業(yè)協(xié)會 吉林省能源協(xié)會 黑龍江省石化行業(yè)協(xié)會 浙江省石油和化學工業(yè)行業(yè)協(xié)會 安徽省石油和化學工業(yè)協(xié)會 福建省石油和化學工業(yè)協(xié)會 江西省石油和化學工業(yè)協(xié)會 河南省石油和化學工業(yè)協(xié)會 湖北省石化行業(yè)協(xié)會 湖南省石油化學工業(yè)協(xié)會 廣東省石油和化學工業(yè)協(xié)會 海南省石油和化學工業(yè)行業(yè)協(xié)會 四川省化工行業(yè)協(xié)會 貴州省化學工業(yè)協(xié)會 云南省化工行業(yè)協(xié)會 陜西省經(jīng)濟聯(lián)合會 甘肅省石化工業(yè)協(xié)會 青海省化工協(xié)會
電話：協(xié)會：025-8799064 學會：025-86799482
會員服務(wù)部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
增值電信業(yè)務(wù)經(jīng)營許可證：蘇B2-20110130
備案號：蘇ICP備13033418號-1
電話：025-8799064
會員服務(wù)部：86918841
信息部：86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
電話：025-86799482
會員服務(wù)部：86918841
信息部：86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
