近日，我校碳中和科学与工程学院清洁能源催化转化研究团队徐申东博士后，联合中国科学院合肥物质科学研究院、大连理工大学科研团队，在柔性钙钛矿太阳能电池研究领域取得重要研究进展。研究成果以“Terminal-selective healing of perovskite crystals for air-fabricatedhigh-performance flexible perovskite solar cells”为题，发表在国际化学领域权威期刊《Chemical Communications》（Nature Index期刊）。研究工作得到了安徽理工大学高层次人才科研启动基金、国家自然科学基金等项目的支持。
末端选择性修复策略原理示意图
柔性钙钛矿太阳能电池因其质轻、可弯曲、可溶液加工及高效率等优点，成为可穿戴设备、便携电源和曲面建筑发电的理想选择。然而，柔性器件的性能和长期稳定性与刚性器件相比仍存在明显差距，其瓶颈在于钙钛矿薄膜在晶体末端（表面和晶界）天然存在大量的结构缺陷（如空位、悬键），这些缺陷不仅导致能量损失，也成为应力集中和裂纹萌生的源头，严重影响器件的使用寿命。传统的界面修饰策略多侧重于“电子钝化”以抑制复合，但难以从根本上“缝合”这些结构性缺陷。
针对这一难题，研究团队独辟蹊径，提出一种“末端选择性修复”策略，显著提升了柔性钙钛矿太阳能电池的光电转换效率、机械柔韧性以及大面积拓展制备的均匀性。团队采用一种拟卤素铵盐——十六烷基三甲基铵四氟硼酸盐（HTABF4）作为“分子手术针”，能够精准、均匀地“嵌入”并修复晶体末端的卤素空位，实现“分子尺度的缝合”。BF4－能高效地补偿表面卤素空位，与不配位的铅离子等缺陷发生强配位，在整个钙钛矿薄膜表面形成一层连续、均匀的“预缝合层”，为脆弱的晶体末端穿上了“纳米铠甲”，钝化了电子缺陷，抑制了非辐射复合和离子迁移，也从结构上强化了晶界，显著提升了薄膜的机械韧性。
微型模组照片以及不同面积器件的光电转化效率曲线图
该成果不仅形成了一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池制备技术，更是从“末端选择性”结构修复的新角度，为理解和解决钙钛矿材料的本征机械脆弱性问题提供了全新的思路，对推动柔性钙钛矿光电器件从实验室走向实际应用具有重要科学价值和应用前景。
徐申东，2023年6月获中国科学技术大学工学博士学位，2024年7月入职安徽理工大学碳中和科学与工程学院从事博士后研究工作，主要研究方向为先进光伏与储能材料。
