近日，《先进材料》（Advanced Materials）以“Macromers for Encapsulating Perovskite Photovoltaics and Achieving High Stability”为题，在线报道了苏州大学李耀文教授通过大分子单体策略，实现无光电转换效率损失的高气密性全覆盖式紫外光固化封装，在钙钛矿太阳能电池封装领域取得重要研究进展（Adv. Mater., DOI: 10.1002/adma.202400218）。
钙钛矿太阳能电池（pero-SCs）因其高光电转换效率（PCE）、可高通量溶液印刷等独特优势引得广泛关注。然而，由于钙钛矿本征离子特性，较差的湿度稳定性是制约pero-SCs商业化的关键因素。外部封装是防止环境水汽与钙钛矿器件直接接触的有效途径。其中，紫外光固化策略具有反应条件可控，可低温加工等优势，但常见的紫外光固化胶（UVCAs）与pero-SCs直接接触会导致PCE迅速衰减，因而无法应用于高密封性的全覆盖式封装。为解决这一问题，苏州大学李耀文教授等人首先探究了UVCAs中的单体诱导pero-SCs效率衰减的诱导因素：（1）小分子小尺寸的单体易渗透进入pero-SCs内部，形成绝缘屏障从而阻碍界面电荷抽提；（2）高极性单体会分解钙钛矿晶格。基于上述认知，设计了聚异丁烯二丙烯酸酯（PIBA）作为大分子单体，增大的分子尺寸避免了单体分子的层间渗透行为，低极性特性防止了其对钙钛矿活性层的侵蚀，同时聚异丁烯的分子主链结构使得固化后的PIBA具有高气密性，从而实现了无PCE损失的高效全覆盖式封装。最终基于PIBA的全覆盖式封装的pero-SCs获得了远超传统商用环氧树脂边缘封装的优异密封性，在85%相对湿度环境下放置2000 h后仍然保持了初始PCE的95%以上；相关封装器件在1 m深的水中浸泡30 min的ISO 20653:2013 IPX7测试后没有效率损失。此外，基于PIBA的全覆盖式封装策略表现出对不同钙钛矿组分和不同器件结构pero-SCs的优异通用性。
作者系统地研究了UVCAs中的单体分子结构和所封装pero-SCs性能衰减之间的构效关系，从而提出了一种低极性的大分子单体设计策略，成功避免了全覆盖封装过程中单体的层间渗透行为和对钙钛矿的侵蚀，最终实现了无性能损失的全覆盖式封装，并显著提高了器件的湿度稳定性。该策略为钙钛矿太阳能电池的封装材料设计提供了理论指导，并为制备面向实际应用的高稳定性pero-SCs提供了可能。
该工作第一作者是苏州大学硕士研究生唐晓华和张天骄，通讯作者为李耀文教授和博士后陈海阳。该研究成果得到了国家杰出青年科学基金（52325307）等项目的资助和支持。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400218?af=R
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