中国科学院王吉政等人Angew：通过原位聚合的双链共聚物网络构建高稳定性和低铅泄露的钙钛矿太阳能电池

金属卤化物钙钛矿太阳能电池因其高效、低成本等优点而成为了一种前景广阔的光伏技术。然而，钙钛矿固有的软离子晶格、多重缺陷以及大量的晶界等会加速器件的老化和降解。另外，钙钛矿中有害的铅离子（ Pb ²⁺ ）泄漏对环境和人类健康构成威胁，严重限制了基于钙钛矿的电子产品的广泛应用。因此，开发一种同时提高电池稳定性并降低其毒性的策略迫在眉睫。

近日， 中国科学院化学研究所杨海霞研究员、杨士勇研究员和王吉政研究员团队 提出了一种通过原位聚合实现双链共聚物网络的策略。利用一种新设计并合成的添加剂聚酰胺酸酯（ PAE ），使其通过紫外诱导的原位聚合构建独特的双链共聚物网络。聚合物链中的多个活性位点可以钝化各种缺陷并增强电荷转移。同时，庞大的共聚物网络为钙钛矿提供了有效的防御，稳定内部结构并同时抵抗恶劣的外部环境，从而延缓器件的老化，并最大限度地抑制有毒铅泄漏。最终实现了高效、稳定和低铅泄漏的钙钛矿太阳能电池。

最终，经过双链共聚物网络处理后的钙钛矿太阳能电池实现了 26.20% 的光电转换效率（认证效率为 25.69% ），同时表现出优异的稳定性和显著降低的铅毒性。其中，未封装的器件能够抑制 80% 的铅泄漏，封装的器件在湿热环境（ 65 °C 和 85% 相对湿度）下保存 1000 小时后仍能保持初始效率的 93% 。这一策略为制备高效、稳定且环境友好的钙钛矿太阳能电池提供了一条可行的路径。

文章亮点总结：

1. 创新的光敏性聚合物： 本文设计并合成了一种含氟的聚酰胺酸酯 PAE ，该结构具有多种官能团，从而在缺陷钝化、应力缓冲等方面发挥多重作用。

2. 双链共聚物网络结构 ：通过 PAE 原位聚合构建了双链共聚物网络，该网络能够有效保护钙钛矿从而提升钙钛矿太阳能电池的稳定性。

3. 低铅泄漏与环境友好性 ：该双链共聚物网络能够有效减少铅泄漏的风险，使钙钛矿太阳能电池更加环境友好。

Jiaxin Ma, Shengnan Fan, Cong Shao, Lizhe Wang, Yuan Dong, Guosheng Niu, Zongxiu Nie, Shiyong Yang, Jizheng Wang, Haixia Yang, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202425578.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202425578

学术交流QQ群