综述：揭示柔性钙钛矿光伏的潜力：从实验室到工厂

这篇综述全面探讨了柔性钙钛矿太阳能电池（f-PSCs）的最新研究进展，重点分析了其材料设计（包括活性层、电荷传输层和电极）、器件结构（单结/叠层）、稳定性挑战（离子迁移/机械应力）以及规模化制备技术。文章系统阐述了该技术在空间应用、可穿戴设备、建筑一体化光伏（BIPV）等领域的商业化潜力，同时指出需解决效率（PCE>25%）、寿命（>15年）和铅毒性等关键问题才能实现产业转化。

　　

柔性钙钛矿光伏技术正在重塑太阳能领域的格局。这种兼具高效能量转换和机械柔性的新型光伏材料，展现出从可穿戴电子到太空能源系统的广阔应用前景。

材料设计的突破性进展
柔性钙钛矿光伏的核心在于材料创新。活性层采用有机-无机杂化钙钛矿结构（如MAPbI₃
、FAPbI₃
），通过低温结晶工艺（<150°C）在塑料基板（PET/PEN）上形成高质量薄膜。最新研究通过添加剂工程（如硫脲、烷基铵盐）调控晶界缺陷，使单结器件效率突破25%。电荷传输层（CTLs）的优化尤为关键：电子传输层（ETL）采用低温SnO₂
纳米颗粒（迁移率>200 cm²
V^-1
s^-1
），而空穴传输层（HTL）选用自组装单分子层（SAMs）实现能级精准对齐。

器件工程的协同优化
器件架构分为常规nip和倒置pin两种结构。倒置结构采用PTAA/SAMs作为HTL，展现出更好的界面稳定性和23.4%的纪录效率。叠层器件设计更具突破性：钙钛矿/CIGS四端叠层效率达26.6%，全钙钛矿叠层通过宽带隙（1.65-1.85 eV）和窄带隙（1.25 eV）材料的组合，实现了24.7%的柔性器件效率。值得注意的是，超薄硅（30μm）与钙钛矿的柔性叠层已展示出22.8%的效率，并在3000次弯曲后保持98.2%的性能。

稳定性挑战的攻坚之路
离子迁移和机械应力是柔性器件的两大瓶颈。研究表明碘离子（I^-
）的激活能最低（~0.1 eV），易导致相分离和电极腐蚀。通过铯（Cs⁺
）掺杂和界面钝化（如2D/3D异质结），可将离子扩散系数降至10^-12
cm²
/s。机械方面，引入弹性体添加剂（如聚氨酯）使断裂能从0.33 J/cm²
提升至1.19 J/cm²
，实现10,000次弯曲循环后效率保持率>90%。

规模化制造的实践探索
卷对卷（R2R）印刷技术展现出产业化潜力。采用微凹版印刷制备的SnO₂
ETL和反应沉积的钙钛矿层，已实现13.8%的柔性组件效率。狭缝涂布技术结合氮气辅助干燥，使20 cm²
组件的效率达到18.6%。值得注意的是，超声喷涂技术通过调控马兰戈尼效应，实现了均匀的大面积沉积。

多元化应用场景拓展
在太空领域，钙钛矿电池表现出惊人的辐射耐受性——1 MeV电子辐照（10¹⁶
e^-
/cm²
）后性能无显著衰减。可穿戴方面，整合纺织物的柔性模块在1000次弯曲（r=6 mm）后保持85%效率，可为物联网设备提供持续供电。建筑集成光伏（BIPV）中，半透明器件（AVT>30%）兼具15.1%的效率和美学功能。

商业化进程中的关键考量
生命周期分析显示，若组件效率>12%且寿命>15年，平准化能源成本（LCOE）可降至0.05美元/千瓦时。但铅泄漏风险（>10 mg/L）仍是重大隐患，目前开发的铅吸附层（如磷酸锆）可将浸出量降低100倍。回收策略中，极性溶剂分解法能实现95%的材料回收率。

未来发展方向将聚焦于：①开发无铅钙钛矿（如Sn/Ge基）；②发展自修复封装技术；③建立标准化回收协议。随着制造工艺的成熟和稳定性瓶颈的突破，柔性钙钛矿光伏有望在未来五年内实现特定场景的商业化应用。