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，實現無光電轉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）因其高光電轉換效率（PCE）、可高通量溶液印刷等獨特優勢引得廣泛關注。然而，由于鈣鈦礦本征離子特性，較差的濕度穩定性是制約pero-SCs商業化的關鍵因素。外部封裝是防止環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條件可控，可低溫加工等優勢，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?；谏鲜稣J知，設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構使得固化后的PIBA具有高氣密性，從而實現了無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獲得了遠超傳統商用環氧樹脂邊緣封裝的優異密封性，在85%相對濕度環境下放置2000 h后仍然保持了初始PCE的95%以上；相關封裝器件在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出對不同鈣鈦礦組分和不同器件結構pero-SCs的優異通用性。
作者系統地研究了UVCAs中的單體分子結構和所封裝pero-SCs性能衰減之間的構效關系，從而提出了一種低極性的大分子單體設計策略，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定性。該策略為鈣鈦礦太陽能電池的封裝材料設計提供了理論指導，并為制備面向實際應用的高穩定性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天驕，通訊作者為李耀文教授和博士后陳海陽。該研究成果得到了國家杰出青年科學基金（52325307）等項目的資助和支持。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400218?af=R
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