柔性器件的应力传导有赖于器件变形对应力的及时消耗。然而,伴随衬底尺寸的增大,钙钛矿光敏层的结晶速率愈发难以精确调控,非均质的钙钛矿结晶质量滋生了大量缺陷以及孔洞等脆性较大的区域。因此,作为一类可宏观调控钙钛矿前驱体墨水流体性质的添加剂,具有多活性基团的聚合物被大量应用于钙钛矿前驱体墨水中以改善柔性大面积钙钛矿薄膜的结晶质量。同时,聚合物具有出色的柔韧性和应力传导性,因此可以大幅增强衬底变形时钙钛矿薄膜对应力的耐受程度以及传导能力。然而,基于制备工艺的限制,由聚合物无序沉积而形成的应力累积节点影响柔性器件力学稳定性不达预期也是亟需解决的问题。同时,如何明细以及引导聚合物在钙钛矿薄膜中的沉积调控,一直都是聚合物形貌调控和能源电池领域尚待解决的问题之一。
图1 聚合物在印刷中有序沉积设计
图3 BHSP用于可拉伸钙钛矿器件性能的监测
为了全面提高可拉伸钙钛矿器件的力学稳定性,该团队将BHSP改进工艺同时用于透明电极(图2)以及钙钛矿光敏层(图3)的印刷制备中。结果表明,BHSP在印刷制备中对墨水流体的引导沉积有利于聚合物有规律沉积,从而避免聚合物无规律分布带来应力累积节点的产生。因此,透明电极的均匀性以及机械稳定性皆得到了大幅改善,并为可拉伸器件性能提高提供了进一步基础。此外,聚合物在钙钛矿光敏层中的沉积显著改善了柔性衬底上钙钛矿薄膜的结晶质量,并提高可拉伸器件的光-电学性能。同时,均质化的钙钛矿薄膜结晶质量明显减小了由印刷尺寸效应带来的可拉伸钙钛矿器件的效率损失。
图4 柔性钙钛矿薄膜的自修复性能表征
原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202301043
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