近年來，隨著對可穿戴和便攜式自供電設備需求的增長，柔性鈣鈦礦太陽能電池（FPSC）以其重量輕和可變形等特點受到廣泛關注，在柔性、穩定性和效率方面取得了重大進展，其能量轉換效率已經從2.62%提升到超過21%。西安電子科技大學郝躍院士團隊常晶晶教授課題組總結了FPSC的最新研究進展。文章重點總結了平面結構的柔性鈣鈦礦太陽能電池的研究進展，從不同功能層（其結構通常包括：柔性襯底，透明電極，電子傳輸層，空穴傳輸層，鈣鈦礦薄膜和頂電極）的材料選擇和器件結構設計的角度對FPSC進行了評估和總結。并討論了FPSC在更高效率、更高柔性、更高穩定性和大規模制造方面面臨的挑戰。

FPSC的應用領域

一般來說，柔性襯底要滿足堅固耐用，柔軟，透明，光滑，以及良好的化學穩定性和熱穩定性等要求。文中總結并對比了不同柔性襯底的特點，包括應用最廣泛的聚合物材料（PET、PEN和PI），柔性玻璃，生物質材料（納米紙、纖維素、甲殼素）以及金屬箔（Ti、Cu等）等。對于采用聚合物為襯底的柔性器件來說，由于聚合物通常不耐高溫，因此需要發展低溫制備的電荷傳輸材料。電子傳輸材料對于選擇性地將光生電子從活性層提取和傳輸到陰極至關重要。高效的電子傳輸材料應具有合適的電子注入能級、足夠寬的帶隙來減少寄生光吸收以及高電子遷移率，避免電子在電子傳輸層和鈣鈦礦層界面處積累。常用的電子傳輸材料包括TiO2、ZnO和SnO2，其他氧化物如Zn2SnO4、Nb2O5和有機電子傳輸材料也在FPSC中有應用。

空穴傳輸材料起到從鈣鈦礦中提取光生空穴并傳輸到陽極的作用，一般需要滿足高空穴遷移率，高電導率、良好的電子阻擋能力、以及合理的能帶結構等要求。常用的空穴傳輸材料包括spiro-OMeTAD,PTAA,NiOx，PEDOT:PSS等。文章從空穴傳輸材料的光電性能、制備方法、摻雜策略、界面工程和結構優化等方面總結了提升柔性器件性能的方法。除此之外，由于鈣鈦礦材料除了作為光吸收層之外，還可以作為空穴傳輸材料傳導空穴。因此，無空穴傳輸材料的器件也顯示出良好的能量轉換效率，并且具有更好的穩定性和更低的成本。

由于鈣鈦礦材料固有的脆性，在反復彎曲或拉伸過程中，應力誘導的裂紋會沿晶界擴展，導致柔性器件的光電性能下降。通過向鈣鈦礦材料中添加摻雜材料可以制備更柔韌耐用的鈣鈦礦薄膜。通常使用的聚合物添加劑（包括軟彈性體、長烷基鏈聚合物、交聯材料、自聚合分子、自修復聚合物等），能夠吸收彎曲過程中薄膜產生的應力，防止形成裂紋。并且這些添加劑還可以通過抑制鈣鈦礦結晶速度和提供更多的成核位點來誘導生長高質量的鈣鈦礦薄膜。此外，添加劑還能夠鈍化晶界，減少缺陷、阻止離子遷移并防止水分侵入，使器件穩定性得到顯著提升。除了添加聚合物添加劑之外，在鈣鈦礦兩側增加有粘性的界面層也能夠增強鈣鈦礦薄膜柔韌性。

最后，文章總結了柔性鈣鈦礦光伏器件在提升效率，柔性，穩定性和大規模制備方面面臨的挑戰。我們相信FPSC將在未來的柔性光伏市場中扮演重要角色。

該綜述文章以“FlexiblePerovskiteSolarCells:MaterialSelectionandStructureDesign”為題，以Review形式，發表于應用物理頂級期刊《AppliedPhysicsReviews》（影響因子：19.5）上，并被選為FeaturedArticle在官網首頁展示。該綜述常晶晶教授為論文通訊作者，在讀博士研究生徐雨萌為論文第一作者。論文得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中央基礎研究基金以及西安電子科技大學創新基金等科研項目的資助。

《AppliedPhysicsReviews》是美國物理聯合會（AmericanInstituteofPhysics）旗下的物理學頂級期刊，旨在發表應用物理學領域重要而新穎的高質量研究成果或權威而全面的綜述。

截止目前，團隊已受邀在AppliedPhysicsReviews、iScience、Nano-MicroLetters、Infomat、Ecomat、JournalofEnergyChemistry、JournalofMaterialsChemistryC等發表綜述論文7篇，研究論文多篇。