在新型清潔能源需求正從過(guò)去“有沒(méi)有”的穩(wěn)定供應(yīng)，向更加多元化的方向躍進(jìn)，柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（f-PSCs）憑借輕質(zhì)、柔性等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在可穿戴電子、車載光伏、物聯(lián)網(wǎng)終端供電等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。然而，實(shí)際應(yīng)用中多樣化的應(yīng)力模式（動(dòng)態(tài)彎曲、不同曲率靜態(tài)形變等）會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部應(yīng)力累積，加上規(guī)?；苽潆y題，嚴(yán)重制約了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

針對(duì)這一挑戰(zhàn)，西安交通大學(xué)電信學(xué)部電子學(xué)院吳朝新、董化教授團(tuán)隊(duì)提出了一種原位雙區(qū)域錨定策略。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了兩性離子凝膠單體VIPS，其咪唑基團(tuán)可與埋底界面的自組裝單分子層（SAM）形成π-π共軛作用，磺酸基團(tuán)則與鈣鈦礦中的Pb2+發(fā)生強(qiáng)配位作用，實(shí)現(xiàn)了在鈣鈦礦晶界和埋底界面的選擇性錨定。經(jīng)熱激活后，VIPS原位聚合形成柔性動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，既能釋放晶格內(nèi)應(yīng)力和界面應(yīng)力，又能抑制裂紋擴(kuò)展，同時(shí)阻擋水氧侵蝕和鉛離子泄漏。

該策略顯著提升了柔性鈣鈦礦器件的綜合性能：小面積（0.11 cm2）電池效率達(dá)到25.45%，20.21 cm組件效率為22.47%（認(rèn)證效率21.45%），749 cm2大面積組件效率仍保持17.75%，在0.1-1000 cm2尺寸范圍內(nèi)創(chuàng)下性能新紀(jì)錄；室內(nèi)照明條件下，器件效率突破40%，展現(xiàn)出優(yōu)異的弱光發(fā)電能力。在穩(wěn)定性方面，VIPS修飾的器件通過(guò)了嚴(yán)苛測(cè)試：ISOS-L-1標(biāo)準(zhǔn)下1000小時(shí)效率保持率超90%，ISOS-D-1標(biāo)準(zhǔn)下5000小時(shí)效率仍穩(wěn)定在90%以上；經(jīng)20000次動(dòng)態(tài)彎曲后效率保留97.3%，在不同曲率靜態(tài)形變下5000小時(shí)后性能衰減不足2%，同時(shí)鉛泄漏量降至4.48 ppm。

這項(xiàng)研究成果近期以《原位雙區(qū)域選擇性錨定兩性離子凝膠實(shí)現(xiàn)高效耐用柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池》為題，發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《先進(jìn)能源材料》（Advanced Energy Materials）。西安交通大學(xué)為第一通訊單位，課題組博士生蔡偉倫、王俊剛為共同第一作者，吳朝新教授、董化教授為通訊作者。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金）、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目等項(xiàng)目資助，測(cè)試表征得到西安交通大學(xué)分析測(cè)試共享中心支持。該策略為柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能優(yōu)化與規(guī)模化應(yīng)用提供了全新解決方案，推動(dòng)柔性光伏技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。

吳朝新教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期研究新型功能材料的“光-電”與“電-光”物理機(jī)制及其器件應(yīng)用如太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、光電探測(cè)器等。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202505869