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鈣鈦礦太陽能電池的長期運行穩(wěn)定性仍是主要挑戰(zhàn)，尤其是由光致晶格動力學(xué)引起的光機(jī)械不穩(wěn)定性。

本研究山東大學(xué)王亮，劉倩和于偉泳等人開發(fā)了一種原位聚合策略，使用單體2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鹽，在鈣鈦礦薄膜退火過程中聚合形成柔軟的交叉鏈接聚合物。該聚合物作為晶界隔離層，實現(xiàn)了鈣鈦礦晶粒之間的物理空間隔離，有效緩解了光致晶格膨脹和應(yīng)力/應(yīng)變積累，同時抑制了離子遷移和應(yīng)變誘導(dǎo)的缺陷演化。系統(tǒng)實驗與理論研究表明，P-AMPS提升了薄膜質(zhì)量和晶格完整性，顯著增強(qiáng)了鈣鈦礦薄膜的光機(jī)械穩(wěn)定性。采用該方法制備的無甲胺鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)了25.78%的光電轉(zhuǎn)換效率。在ISOS-L-1標(biāo)準(zhǔn)下，基于P-AMPS的器件在1500小時連續(xù)光照后仍保持83.52%的初始最大功率點效率。

這種基于原位聚合的晶?？臻g隔離策略為鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化提供了新的設(shè)計思路。

研究亮點：

原位聚合柔性聚合物實現(xiàn)晶粒物理隔離：通過AMPS單體在退火過程中原位聚合形成P-AMPS柔性網(wǎng)絡(luò)，有效隔離鈣鈦礦晶粒，緩解光致晶格膨脹與應(yīng)力積累。

顯著提升器件效率與光穩(wěn)定性：無甲胺PSC效率高達(dá)25.78%，在1500小時連續(xù)光照下仍保持83.52%的初始效率，表現(xiàn)出卓越的長期運行穩(wěn)定性。

多機(jī)制協(xié)同增強(qiáng)結(jié)構(gòu)與光電性能：P-AMPS不僅作為應(yīng)力緩沖層，還通過其官能團(tuán)鈍化缺陷、抑制離子遷移，提升結(jié)晶質(zhì)量與載流子壽命。

Z. He, Y. Zhou, T. Kou, et al. “ Decoupling Photoinduced Lattice Evolution via Grain Spatial Isolation for Perovskite Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e11062.

https://doi.org/10.1002/adma.202511062

關(guān)鍵詞： 太陽能電池