Nat Commun：柔性鈣鈦礦疊層電池突破25.4%效率！揭示PEDOT:PSS界面新機(jī)制

柔性全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池（TSCs）因其輕質(zhì)特性在便攜式與航空航天領(lǐng)域極具潛力，但其性能受限于窄帶隙（NBG）子電池的界面損失，尤其是聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS）引起的界面問(wèn)題。

本研究臺(tái)灣國(guó)立清華大學(xué)Tzu-Ying Lin、四川大學(xué)趙德威和瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室Fan Fu等人首次揭示了PEDOT:PSS薄膜中存在一種此前未被認(rèn)識(shí)的垂直相分離結(jié)構(gòu)：表面為富PSS的絕緣層，底部為富PEDOT的導(dǎo)電層。這種結(jié)構(gòu)會(huì)誘導(dǎo)界面電偶極子，阻礙空穴的高效提取。研究發(fā)現(xiàn)，添加Triton X-100可通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物相互作用破壞該相分離，從而抑制表面偶極子的形成。采用該改性界面的NBG鈣鈦礦電池表現(xiàn)出更高的性能與重復(fù)性。基于此策略，柔性疊層太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)了25.4%的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），并成功制備出效率為19.7%的柔性疊層微型組件。

理論模擬進(jìn)一步預(yù)測(cè)，在10 cm × 10 cm柔性基底上，組件效率有望超過(guò)24%。該研究為理解PEDOT:PSS界面行為提供了關(guān)鍵見(jiàn)解，并為下一代柔性鈣鈦礦疊層電池的界面優(yōu)化指明了方向。

研究亮點(diǎn)：

1. 揭示PEDOT:PSS垂直相分離新機(jī)制：首次發(fā)現(xiàn)PEDOT:PSS薄膜表面存在富PSS絕緣層，其形成的界面偶極子嚴(yán)重制約電荷提取效率。

2. 提出界面調(diào)控新策略：通過(guò)添加非離子表面活性劑Triton X-100，有效抑制PSS表面富集，顯著提升NBG電池性能與重復(fù)性。

3. 實(shí)現(xiàn)高效柔性疊層器件與組件：基于該策略，柔性全鈣鈦礦疊層電池效率突破25.4%，并成功研制出19.7%效率的柔性微型組件，展現(xiàn)出良好的規(guī)模化應(yīng)用潛力。

Lai, H., Zhu, J., Kuo, RT. et al. Tailored PEDOT:PSS phase segregation for high-efficiency flexible all-perovskite tandem solar cells and mini-modules. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66479-0

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