東華大學AFM：蒸汽輔助無損封裝策略實現高效空氣處理鈣鈦礦太陽能電池的全生命周期調控

盡管鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）在過去數年中取得了出色的能量轉換效率，但其從制備、運行到最終廢棄的全生命周期仍需仔細考慮與解決。

本文東華大學王宏志和張青紅等人開發了一種無損封裝策略，以實現空氣處理PSCs的全生命周期管理。通過3-巰基丙基三乙氧基硅烷（MPTES）蒸汽分子的快速自吸附和水觸發聚合，在鈣鈦礦和金電極表面構建了均勻致密的封裝層。MPTES分子可改善鈣鈦礦結晶性并消除多種缺陷，減輕環境水的不利干擾，減少雜質殘留并誘導鈣鈦礦晶體定向生長。此外，該封裝層抑制了金屬電極制備過程中鈣鈦礦的FA?/I?離子損失，確保薄膜與最終器件性能優化的一致性。因此，空氣處理的FA基PSCs實現了26.10%的優異效率，并具備高制備重復性，在濕熱測試中1200小時后仍保持85%的初始效率。此外，采用無損封裝的報廢PSCs顯著降低了有毒鉛泄漏，避免了環境污染與生物安全威脅。

本工作為空氣處理PSCs的全生命周期管理提供了一條有前景的途徑。

研究亮點：

1. 首創蒸汽輔助無損封裝策略，實現鈣鈦礦器件全生命周期管理
   利用MPTES蒸汽分子在鈣鈦礦與電極表面自吸附并水觸發聚合，形成均勻致密的封裝層，同步提升結晶質量、抑制電極制備損傷、阻隔環境侵蝕，貫穿制備、運行與廢棄全階段。

2. 空氣制備效率突破26.1%，兼具高穩定性與寬工藝窗口
   在空氣環境中實現26.10%的高效率，濕熱測試1200小時保持85%初始效率，并在20%–80%寬濕度范圍內具備高重復性，展現了優異的工況適應性與規模化制備潛力。

3. 顯著抑制鉛泄漏與離子遷移，實現環境友好與生物安全
   封裝層通過物理阻隔與硫基?鉛化學錨定雙重作用，將鉛泄漏降低至3 ppm以下，土壤污染指數顯著下降，細胞存活率達90.8%，具備良好的環境兼容性與生物安全性。

C. Tian, T. Wu, X. Zhou, et al. “ Vapor-Assisted Nondestructive Encapsulation Strategy Enables Efficient Air-Processed Perovskite Film-Based Solar Cells with Entire Lifecycle Regulation.” Adv. Funct. Mater. (2025): e24518.

https://doi.org/10.1002/adfm.202524518

學術交流QQ群

知光谷光伏器件學術QQ群：641345719

鈣鈦礦產教融合交流@知光谷（微信群）：需添加編輯微信

為加強科研合作，我們為海內外科研人員專門開通了鈣鈦礦科創合作專業科研交流微信群。加微信群方式：添加編輯微信pvalley2024，備注：姓名-單位-研究方向（無備注請恕不通過），由編輯審核后邀請入群。