Nat Commun：柔性钙钛矿叠层电池突破25.4%效率！揭示PEDOT:PSS界面新机制

柔性全钙钛矿叠层太阳能电池（TSCs）因其轻质特性在便携式与航空航天领域极具潜力，但其性能受限于窄带隙（NBG）子电池的界面损失，尤其是聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）引起的界面问题。

本研究台湾国立清华大学Tzu-Ying Lin、四川大学赵德威和瑞士联邦材料科学与技术实验室Fan Fu等人首次揭示了PEDOT:PSS薄膜中存在一种此前未被认识的垂直相分离结构：表面为富PSS的绝缘层，底部为富PEDOT的导电层。这种结构会诱导界面电偶极子，阻碍空穴的高效提取。研究发现，添加Triton X-100可通过调节聚合物相互作用破坏该相分离，从而抑制表面偶极子的形成。采用该改性界面的NBG钙钛矿电池表现出更高的性能与重复性。基于此策略，柔性叠层太阳能电池实现了25.4%的光电转换效率（PCE），并成功制备出效率为19.7%的柔性叠层微型组件。

理论模拟进一步预测，在10 cm × 10 cm柔性基底上，组件效率有望超过24%。该研究为理解PEDOT:PSS界面行为提供了关键见解，并为下一代柔性钙钛矿叠层电池的界面优化指明了方向。

研究亮点：

1. 揭示PEDOT:PSS垂直相分离新机制：首次发现PEDOT:PSS薄膜表面存在富PSS绝缘层，其形成的界面偶极子严重制约电荷提取效率。
2. 提出界面调控新策略：通过添加非离子表面活性剂Triton X-100，有效抑制PSS表面富集，显著提升NBG电池性能与重复性。
3. 实现高效柔性叠层器件与组件：基于该策略，柔性全钙钛矿叠层电池效率突破25.4%，并成功研制出19.7%效率的柔性微型组件，展现出良好的规模化应用潜力。

Lai, H., Zhu, J., Kuo, RT. et al. Tailored PEDOT:PSS phase segregation for high-efficiency flexible all-perovskite tandem solar cells and mini-modules. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66479-0