近日，中科院化学所苏萌研究员(第十批会员)团队与在柔性可穿戴钙钛矿太阳电池的印刷集成方面取得新进展。

钙钛矿太阳电池由于其高效、柔性质轻、低成本以及可低温溶液加工的特性，在诸如建筑一体化设备、智能汽车和可穿戴电子产品的下一代光伏应用中引起了广泛关注。然而，柔性钙钛矿太阳电池的商业化遭受器件长期运行稳定性和机械耐久性的阻碍，这些不稳定因素主要源自器件力学形变时产生的缺陷及损耗。

前期工作中，宋延林研究员与苏萌研究员团队在纳米绿色印刷制备高性能柔性钙钛矿光电器件方面已获得一系列进展（Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2101291; ACS Nano. 2022, 16, 20094-20099; Infomat. 2022, 4, e1235; J. Mater. Chem. A 2022, 10, 18762-18772; Adv. Intell. Syst. 2023, 5, 2200307）。发展了钙钛矿光电器件的高通量印刷制备技术，阐明了扩散控制的晶体生长结晶动力学机制，实现了可体温性能恢复的柔性钙钛矿太阳电池的印刷集成，用于可穿戴电子设备的电力供应。

最近，研究团队提出了一种有序电荷传输通道的增韧策略，即通过液晶弹性体构建取向界面分子夹层，从而实现稳定可穿戴钙钛矿太阳电池的集成制备。首先，液晶分子顺序在液晶二丙烯酸酯单体和含二硫醇端基的液晶低聚物发生光聚合时会被立即锁定，形成有序组装的液晶弹性体夹层，它能够提供更高的表面能和成核密度，从而促进钙钛矿薄膜的致密化过程，同时优化电荷收集效率，并最大程度抑制底部界面处的载流子复合，因此获得了效率高达23.26%的刚性器件和22.10%的柔性器件。由于液晶弹性体夹层的存在，上层钙钛矿晶体在持续光照下的相偏析得到有效抑制，并且可以通过有序分子堆积释放电子传输层与钙钛矿层之间的界面残余应力，结合弹性体界面的构筑降低ITO和钙钛矿薄膜的整体应力分布，优化后的电池器件在5000次弯曲循环后仍能维持初始效率的86%，在持续工作1570 h后能够保持初始效率的80%以上。团队进一步将这种可靠太阳电池芯片集成至可穿戴触觉感知设备中，实现了虚拟现实中疼痛感知系统的成功搭建。

上述研究成果于2023年3月2日以“Wearable perovskite solar cells by aligned liquid crystal elastomers”为题发表在Nature Communications期刊上（Nat. Commun. 2023, 14, 1204）。中科院化学所黄增麒博士为第一作者，中科院化学所宋延林和苏萌研究员、江西师范大学陈义旺教授和苏州科技大学李琳博士为通讯作者。该研究得到了中科院青年创新促进会、国家自然科学基金、北京市科委等项目的支持。

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基于液晶弹性体增韧的可穿戴钙钛矿太阳电池