柔性钙钛矿电池因为成本低、转换效率高，又能弯曲，一直被当成是未来光伏技术的关键。不过，这种电池在大变形的时候稳定性很差，这成了它商业化的最大拦路虎。很多研究都在给它改材料、调工艺来提高光电转换效率，但很少有人系统地研究它的力学行为和失效机制。本文从力学响应的角度出发，把材料调控和结构创新这两个维度结合起来，总结了一些提高机械稳定性的最新方法。 张超老师是西北工业大学的教授和博士生导师，他还是民航学院的副院长。他长期做航空复合材料、新能源器件的机械稳定性和多尺度仿真研究，主持了不少国家自然科学基金项目。他在Composites Science and Technology这些期刊上发了80多篇论文，Google Scholar上的引用超过1700次。李红刚同学也是西北工业大学的博士研究生，2018年3月拿到了工程力学的硕士学位，现在主攻锂离子电池碰撞安全和多尺度仿真。张美合同学是固体力学硕士研究生，她2020年6月拿到了大连理工大学飞行器设计与工程的学士学位，2020年9月开始读硕士，主要研究柔性太阳能电池力光电耦合行为和结构设计。 这些研究有两个亮点：一是材料调控。通过调整薄膜生长速度和衬底晶格常数，引入压应变来降低晶界迁移能和减少裂纹扩展。采用一步法或两步法结合气氛退火可以把晶粒尺寸提高到微米级，减少缺陷密度并延长载流子寿命。在钙钛矿层和电子传输层之间插入像钇稳定氧化锆这样的缓冲层可以阻断裂纹沿晶界扩展，提高弯曲循环后的效率保持率。二是结构创新。把传统玻璃基底换成芳纶纤维编织膜既保持了高透光性又把弯曲模量提升3倍以上。在边缘涂覆聚氨酯弹性体形成“三明治”结构避免局部应力集中。在钙钛矿与电极之间引入聚乙烯醇/氧化石墨烯交替膜利用GO片层的桥接效应把裂纹扩展长度缩短50%以上。用聚电解质多层膜和血管支架技术结合封装层在微裂缝处迅速形成微胶囊愈合剂实现1000次弯曲循环后效率零衰减。 未来要建立多尺度仿真平台来预测从原子尺度缺陷到宏观弯曲形貌的全尺度变化。通过原位拉伸、红外光谱和光电参数同步测试来揭示力光电耦合失效机制建立失效阈值数据库。还可以把柔性钙钛矿电池与超级电容、压阻传感器集成起来打造可穿戴的“能量自供-健康监测”系统拓展应用场景。 推荐看一下《力学进展》这个期刊创刊于1971年由中科院主管、力学所与中国力学学会联合主办它已经被EI、Scopus、CSCD等收录了从2021年起改成了季刊栏目包括研究综述、研究通讯等内容它能给读者提供系统化、前瞻性的力学知识体系。