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研究作者及机构
本研究的作者为白建明、于越、李治学、彭飞，来自华电重工股份有限公司。研究发表于《太阳能学报》（Acta Energiae Solaris Sinica）2024年第45卷第4期。

学术背景
本研究的主要科学领域为柔性钙钛矿太阳电池（Flexible Perovskite Solar Cells, FPSCs）。随着光伏市场向多样化和差异化方向发展，光伏建筑一体化（Building Integrated Photovoltaic, BIPV）等应用场景对光伏组件提出了轻量化、柔性和透明化的需求。然而，传统的晶体硅太阳电池难以满足这些要求。钙钛矿太阳电池（Perovskite Solar Cells, PSCs）因其出色的光电转换效率提升潜力而受到广泛关注，但其在柔性基底上的应用仍面临薄膜沉积不均匀、缺陷多、内部应力大等问题。本研究旨在通过优化柔性钙钛矿太阳电池的成膜工艺，提升其光电转换效率和机械性能。

研究流程
研究流程分为以下几个步骤：
1. 柔性基底的选择
研究首先选择了PET/ITO作为柔性基底，并分析了其光学透过率、机械耐久性、耐热性等性能。通过与金属箔和柔性玻璃基板的对比，确定了PET/ITO在成本和生产便利性上的优势。
2. 电荷传输层的制备
研究采用SnO₂作为电子传输层（Electron Transport Layer, ETL），并通过加入KCl调节其性能。具体方法是将SnO₂胶体溶液旋涂在PET/ITO基底上，经过退火处理后获得致密的ETL薄膜。实验表明，KCl的加入减少了ETL中的缺陷，优化了与钙钛矿层的界面接触。
3. 钙钛矿层的结晶制备
研究采用一步溶液法制备钙钛矿层，通过优化前驱体溶液的组分配比，并加入MACl作为添加剂调控结晶过程。实验获得了高质量、大晶粒尺寸的钙钛矿薄膜，并显著降低了陷阱密度。
4. 界面钝化层的制备
研究在钙钛矿表面设计了PEAI钝化层，用于钝化晶界和电荷陷阱。实验表明，PEAI的加入显著降低了非辐射复合损失，提升了电池的开路电压和填充因子。
5. 制备环境对电池性能的影响
研究还探讨了环境温度对钙钛矿薄膜质量的影响。实验发现，当环境温度超过27℃时，薄膜易出现开裂现象，而在18℃以下时，薄膜质量显著提升。
6. 高效FPSCs的制备及抗弯折性能测试
基于上述优化工艺，研究制备了光电转换效率为23.14%的柔性钙钛矿太阳电池，并通过弯折实验验证了其机械性能。实验表明，电池在弯折10000次后仍能保持80.48%的初始光电转换效率。

主要结果
1. 柔性基底选择
PET/ITO基底的透过率和机械性能满足FPSCs的需求，且成本较低，适合大规模生产。
2. 电荷传输层优化
加入KCl的SnO₂ ETL薄膜致密且缺陷少，优化了与钙钛矿层的界面接触，提升了载流子传输效率。
3. 钙钛矿层结晶质量
通过优化前驱体溶液和加入MACl添加剂，获得了高质量、低陷阱密度的钙钛矿薄膜，显著提升了电池的光电转换效率。
4. 界面钝化效果
PEAI钝化层有效降低了非辐射复合损失，提升了电池的开路电压和填充因子。
5. 制备环境的影响
环境温度对钙钛矿薄膜质量有显著影响，低温环境（18℃以下）有助于获得高质量的薄膜。
6. 电池性能与机械性能
最终制备的FPSCs光电转换效率达到23.14%，并在弯折10000次后仍能保持80.48%的初始效率，表现出优异的机械性能。

结论与意义
本研究通过优化柔性钙钛矿太阳电池的成膜工艺，成功提升了其光电转换效率和机械性能。研究不仅为FPSCs的制备提供了系统的工艺指导，还揭示了柔性基底对薄膜质量的影响机制。研究成果为未来更高效率FPSCs的设计和生产提供了重要的理论和实践依据，具有显著的科学价值和实际应用潜力。

研究亮点
1. 创新性工艺
通过加入KCl调节SnO₂ ETL、MACl添加剂优化钙钛矿结晶、PEAI钝化层提升界面质量，形成了一套完整的FPSCs优化工艺。
2. 高效与柔性兼具
制备的FPSCs光电转换效率达到23.14%，并在弯折10000次后仍能保持80.48%的初始效率，实现了高效与柔性的平衡。
3. 环境因素的研究
首次系统研究了环境温度对钙钛矿薄膜质量的影响，为FPSCs的工业化生产提供了重要参考。

其他有价值内容
研究还对比了不同柔性基底的性能，分析了其在FPSCs中的应用前景。此外，研究通过XPS和SEM等表征手段，详细揭示了KCl和PEAI对薄膜质量的改善机制，为后续研究提供了重要的实验数据和理论支持。