银河-在智能穿着手艺和钙钛矿光伏快速成长的鞭策下，柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）作为新一代光伏手艺的代表，凭仗其轻、薄、柔的特征，已成为极具前景的自立电源，有望改革下一代移动能源系统、便携式电子装备和集成化穿着装备。 与传统刚性太阳能电池比拟，FPSCs因其怪异的机械柔性，可以或许完善贴合曲面基底并承受频频形变，这使其在可穿着电子、柔性显示和物联网等范畴揭示出不成替换的优势。 为实此刻这些现实场景中的成功利用，FPSCs必需兼具多项要害特征：在连结钙钛矿材料优良光电机能的同时，需实现高功率转换效力（PCE）；经由过程超薄衬底和电极设计告竣轻量化布局；针对复杂利用情况开辟优良的情况耐受性； 更主要的是，必需具有超卓的机械顺应性——包罗可曲折性、可拉伸性和可扭曲性，以知足动态变形下的不变供能需求。这些特征的协同优化，恰是当前柔性光伏范畴研究的焦点挑战和冲破口。 本文将梳理近期颁发在进步前辈粉体材料期刊上颁发法关在柔性钙钛矿太阳能电池的进展和其在自供电可穿着光电系统中的集成的综述性论文。从柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）的成长过程、进展和现实利用，三方面进行解读，为FPSCs的研究供给周全指点，鞭策其向现实可穿着能源利用成长。

 

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研究布景与成长过程解读

PSCs因其出色的高功率转换效力（PCE）、本钱效益和与低温溶液法制备工艺的兼容性，在光伏范畴取得普遍存眷。

 

优良的光电特征、固有的柔性和低温加工特征使其成为FPSCs的抱负选择，可利用在无人机系统、智能建筑、可穿着电子和生物集成装备等轻量化场景。FPSCs特别合适卷对卷（R2R）制造工艺，为贸易化供给了可能。

 

柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）就像一块"三明治"，由电子传输层（ETL）、钙钛矿吸光层和空穴传输层（HTL）叠放在柔性塑料基底（如PET）上组成。

 

 

 

今朝首要有两种布局：一种是需要高温处置的"介孔型"（内部多孔布局帮忙电子传输），另外一种是更合适低温制造的"平面型"。

 

按照层叠挨次又分为两种：传统型（ETL鄙人）和颠倒型（HTL鄙人），它们在效力、不变性和出产工艺上各有特点，科学家们正按照分歧需求优化这两种布局。

 

今朝，在柔性基底方面首要采取四类材料：柔性玻璃、聚合物基底、金属箔和可生物降解材料，每种基底在知足轻量化、高效和耐用的FPSCs要求方面都具有怪异的优势和挑战。

 

钙钛矿材料是柔性太阳能电池的焦点，其质量直接决议电池机能。但现有材料存在两个首要问题：一是内部缺点会致使能量损掉，二是离子迁徙影响不变性。

 

为此，科学家们正在经由过程两种方式改良：一是优化材料配方（如调剂甲脒和甲基铵的比例），二是添加非凡辅助剂（如聚合物、富勒烯等）。

 

这些添加剂既能帮忙构成更完善的晶体布局，又能减缓材料降解，终究晋升电池的柔韧性和发电效力。今朝这些低温制备工艺已获得显著进展。

 

 

 

2013年，Kumar团队在柔性PET塑料基底上，操纵氧化锌(ZnO)纳米棒作为电子传输层，成功研制出生避世界上首个FPSC。自此，科研人员在晋升这类电池的光电转换效力和机械柔韧性方面不竭获得重猛进展（如图1所示）。

 

 

固然柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）成长敏捷，但仍存在几个要害挑战：起首，柔性材料不耐高温，致使钙钛矿薄膜质量较差；其次，频频弯折轻易造成薄膜开裂或布局毁伤，影响机能不变性。

 

今朝，科学家们正经由过程改良柔性基底和器件布局来加强其机械强度。虽然尝试室小面积电池效力已跨越23%，但年夜面积制造仍面对坚苦，卷对卷持续出产工艺虽能实现范围化出产，却存在不变性不足的问题。

 

曩昔十年，经由过程材料、界面和封装手艺的立异，FPSCs获得了显著进展，但要实现贸易化，仍需在机械经久性、年夜面积制备和情况不变性等方面获得冲破。

高质量单晶钙钛矿太阳能电池的研究进展

卤化物钙钛矿单晶因其完善的晶体布局（无晶界、摆列整洁）揭示出优良的光电机能，包罗低缺点、高导电性和长电荷传输距离。但传统单晶过厚，轻易造成电荷聚积，影响器件机能。

 

今朝，科学家已开辟出逆温结晶，反溶剂气相辅助结晶法和顶部籽晶溶液发展法，这些手艺能制备出合适柔性器件的薄层单晶。

 

另外一方面，钙钛矿量子点凭仗可调理的光电特征、强抗缺点能力和多发光效力，在柔性光电器件中表示凸起。经由过程离子和配体调控，再连系布局优化，量子点太阳能电池能实现更好的光接收和电荷传输机能。

 

图  单晶钙钛矿和钙钛矿量子点太阳能电池的研究进展

柔性钙钛矿薄膜的低温制备手艺进展

科学家们正在研发简单、低本钱的钙钛矿薄膜制备方式，重点解决年夜面积平均成膜、削减概况缺点和提高结晶质量三个要害问题。

 

为了实现柔性利用，特殊重视开辟低温制备工艺，今朝首要经由过程调剂材料配方、添加非凡成份和蔼体处置等手段来下降加工温度。

 

最经常使用的一步法旋涂工艺中，退火前提、转速和溶剂选择城市显著影响薄膜质量。

 

新开辟的低温两步法能在常温下快速转化材料，不但改良了薄膜布局，还晋升了电池不变性。另外，刮涂、喷涂、喷墨打印等更合适量产的工艺也正被用在柔性钙钛矿太阳能电池的年夜范围出产。

 

图 典型的柔性钙钛矿薄膜低温制备手艺

FPSCs的低温卷对卷制备手艺

下一代钙钛矿太阳能电池的制备工艺首要分为三年夜类：单器件制备、批量加工和R2R持续出产。

 

此中，R2R工艺作为柔性基底的范围化持续出产体例，采取喷涂、狭缝涂布、3D打印、喷墨印刷和刮美金涂布等手艺来制造柔性钙钛矿太阳能电池。

 

R2R制造手艺为FPSCs的范围化出产供给了极具前景的路径，可实现持续涂覆、本钱下降和机能晋升的三重优势。

 

但是，钙钛矿薄膜底层延续存在的界面缺点严重制约着R2R手艺制备的年夜面积柔性器件的效力和不变性，材料设计、R2R工艺和组件优化仍需延续冲破以进一步晋升效力、不变性和情况可延续性。

 

图 R2R制造手艺研究进展

FPSCs不变性与经久性研究进展

FPSCs必需具有两重不变性：机械不变性和情况不变性。机械不变性首要取决在电极的布局完全性，而情况不变性则首要由钙钛矿接收层和界面层的耐候性决议。

 

一方面，经常使用的柔性ITO电极存在导电性差、易脆裂等问题，需要优化镀膜工艺；另外一方面，钙钛矿材料易受水氧腐蚀，必需采取非凡封装手艺。

 

今朝，研究人员开辟了超薄阻隔阂和自修复材料两重庇护方案：经由过程气相沉积制备高阻隔性封装层，同时引入能主动修复微裂纹的动态化学键和微胶囊修复剂。

 

这些立异手艺不但显著晋升了电池的曲折耐受性，还年夜年夜耽误了在卑劣情况下的利用寿命。

 

图 FPSCs封装手艺的研究进展

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利用范畴的拓展

1.FPSCs与现代电子器件的集成

与传管辖域分歧，智能可穿着装备需在人体直接接触的复杂情况中延续工作，持久承受机械形变。

 

这一非凡利用场景对其集成的能量搜集手艺提出了严苛要求，如生物平安性和机械经久性，这对传统刚性储能材料组成重年夜研究挑战，亟需开辟能知足这些力学要求的柔性材料与集成策略。

 

 

2.FPSCs与可充电电池的集成

 

研究者正在开辟一种立异的"太阳能充电"能源系统，将高效柔性的钙钛矿太阳能电池与锂电池等储能装备连系。

 

这类组合系统既能随时搜集太阳能，又能贮存电力延续供电，特殊合适智妙手表、健康监测手环等可穿着装备。

 

钙钛矿电池轻浮柔韧的特征，可以完善贴合各类曲面装备，共同高效储能电池后，能年夜幅耽误装备续航时候，让用户解脱频仍充电的困扰。这类手艺将来可普遍利用在医疗监测、智能服装和AR眼镜等范畴。

 

 

3.FPSCs与超等电容器的集成

 

钙钛矿太阳能电池(PSCs)的发电量轻易受气候、时候和地址影响，致使供电不不变。

 

为解决这个问题，研究者将PSCs与超等电容器连系起来：太阳能电池负责发电，超等电容器则快速贮存电能并不变供电。

 

这类组合既保存了PSCs的高效发电能力，又操纵超等电容器快速充放电的特征，确保电力输出安稳靠得住。今朝研究人员正在开辟多种集成方案，让这类夹杂能源系统加倍适用高效。

 

结论与瞻望

柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）最近几年来获得主要冲破，在柔性基底、透明电极和低温工艺等方面均有显著进展，其轻浮可曲折的特征特殊合适可穿着装备和卷对卷量产。

 

但今朝仍面对三年夜焦点挑战：出产范围化困难（薄膜平均性差、良率低）、不变性不足（易受水氧腐蚀和弯折毁伤）和效力晋升瓶颈。

 

将来重点成长标的目的包罗：开辟新型柔性电极材料以统筹导电性和透明度，优化年夜面积薄膜制备工艺确保平均性，立异封装手艺加强情况耐受性，同时连系自修复材料和智能互连手艺晋升机械经久性。

 

经由过程与储能器件集成构建"发电-储电"一体化系统，FPSCs有望在智能穿着、建筑光伏等范畴实现贸易化利用，但需在低本钱制造和持久靠得住性方面延续冲破。

 

 

文章信息

Ghazanfar Nazir, Adeela Rehman, Jagadis Gautam, Muhammad Ikram, Sajjad Hussain, Sikandar Aftab, Kwang Heo, Seul-Yi Lee, Soo-Jin Park, Advancements in Flexible Perovskite Solar Cells and Their Integration into Self-Powered Wearable Optoelectronic Systems, Adv. Powder Mater. 4 (2025) 100304. https://doi.org/10.1016/j.apmate.2025.100304

弥补

卷对卷（R2R）制造工艺

中卷对卷（R2R）制做作为一种高效、低本钱的持续化出产工艺，已成为柔性太阳能电池范围化出产最具前景的手艺线路。

该工艺经由过程在柔性基底（如PET、PI等）上持续沉积功能层并集成封装，实现年夜面积柔性光伏器件的批量化制备。比拟传统单件或片对片（S2S）制造体例，R2R工艺可显著晋升出产效力并下降单元本钱，为柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）的贸易化利用奠基根本。

在柔性光伏范畴，R2R制造已成功利用在有机太阳能电池（OPVs）、铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池等产物的工业化出产。

最近几年来，跟着钙钛矿光伏手艺的冲破，R2R工艺正被加快引入FPSCs制造系统。经由过程优化狭缝涂布、喷墨打印等溶液法制备工艺，研究人员已实现FPSCs要害功能层（包罗电子传输层、钙钛矿吸光层和空穴传输层）的持续化沉积。

文章信息来历：Advanced Powder Materials（APM）