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作者及研究机构
本研究的核心作者包括Xin Zheng、Shaomin Yang、Jingwei Zhu等，他们分别来自华中科技大学、武汉理工大学、四川大学等机构。该研究于2025年发表在《Energy & Environmental Science》期刊上，具体卷号为18，页码范围2995-3004。
学术背景
本研究的主要科学领域是光伏技术，特别是钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells, PSCs）及其在串联太阳能电池中的应用。钙钛矿材料因其可调节的带隙和易于制备的特性，在串联太阳能电池中表现出巨大潜力。然而，宽带隙（Wide Bandgap, WBG）钙钛矿材料在光照下容易发生相分离（Phase Segregation），这是限制其性能提升的主要瓶颈之一。相分离不仅破坏了钙钛矿层的均匀性，还增加了非辐射复合损失，从而降低了开路电压（Voc）和器件的稳定性。为了解决这一问题，本研究提出了一种多功能交联聚合物（Cross-linked Polymer）策略，旨在通过钝化缺陷和缓解薄膜内的应变来抑制相分离，并提高WBG钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。
研究流程
1. 研究目标与设计
本研究的主要目标是开发一种能够抑制WBG钙钛矿相分离的交联聚合物，并基于此策略制备高效的全钙钛矿串联太阳能电池。研究团队设计了一种共聚物（Copoly-PE），通过将单体Pentaerythritol Tetraacrylate（PTT）和3-[[2-(Methacryloyloxy)ethyl]dimethylammonio]propane-1-sulfonate（EDSA）进行原位交联聚合，形成交联网络聚合物。
材料制备与表征
研究团队首先将PTT、EDSA和引发剂AIBN加入钙钛矿前驱体中，通过原位聚合形成Copoly-PE。随后，利用X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对聚合物的化学结构进行表征，并通过原子力显微镜-红外光谱（AFM-IR）验证了聚合物的交联分布。
薄膜性能研究
研究团队通过高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）和能量色散X射线光谱（EDS）分析了Copoly-PE在钙钛矿薄膜中的分布及其对晶体结构的影响。结果表明，Copoly-PE主要分布在晶界（Grain Boundaries, GBs）处，能够有效钝化缺陷并抑制离子迁移。
光电性能测试
研究团队制备了基于Copoly-PE的WBG钙钛矿太阳能电池，并测试了其光电性能。结果显示，Copoly-PE修饰的器件开路电压（Voc）达到1.37 V，带隙为1.77 eV，Voc损失仅为0.40 V，这是目前已报道的WBG钙钛矿太阳能电池中最低的Voc损失之一。此外，Copoly-PE器件在550小时连续光照后仍保持了95%的初始效率。
串联太阳能电池制备与测试
研究团队进一步将Copoly-PE应用于全钙钛矿串联太阳能电池的制备。测试结果表明，串联电池的效率达到28.3%，开路电压为2.17 V，并且在520小时最大功率点（MPP）测试后仍保持了80%的初始效率。
主要结果
1. 相分离抑制效果
通过时间分辨光致发光（PL）光谱测试，研究团队发现Copoly-PE能够显著抑制WBG钙钛矿的相分离现象。与未修饰的对照组相比，Copoly-PE修饰的薄膜在30分钟连续光照后仅表现出轻微的红移，而未修饰的薄膜则出现了明显的红移和相分离。
非辐射复合损失减少
通过稳态PL和时间分辨PL（TRPL）测试，研究团队发现Copoly-PE修饰的薄膜具有更高的PL强度和更长的载流子寿命，表明其能够有效减少非辐射复合损失。此外，电致发光量子效率（EQEEL）测试结果显示，Copoly-PE器件的非辐射复合Voc损失仅为92 mV，远低于对照组的153 mV。
器件性能提升
Copoly-PE修饰的WBG钙钛矿太阳能电池实现了19.5%的光电转换效率（PCE），Voc为1.36 V，填充因子（FF）为82.0%。此外，基于Copoly-PE的全钙钛矿串联太阳能电池效率达到28.3%，Voc为2.17 V，表现出优异的稳定性和重复性。
结论
本研究通过开发一种原位交联共聚物Copoly-PE，成功抑制了WBG钙钛矿的相分离现象，并显著减少了非辐射复合损失。基于这一策略，研究团队制备了高效的WBG钙钛矿太阳能电池和全钙钛矿串联太阳能电池，分别实现了1.37 V和2.17 V的开路电压，以及19.5%和28.3%的光电转换效率。这一研究不仅为WBG钙钛矿的性能优化提供了新思路，也为全钙钛矿串联太阳能电池的产业化应用奠定了基础。
研究亮点
1. 创新性方法
本研究首次提出了一种通过原位交联共聚物抑制WBG钙钛矿相分离的策略，为钙钛矿材料的缺陷钝化和性能优化提供了新方法。
性能突破
Copoly-PE修饰的WBG钙钛矿太阳能电池实现了1.37 V的开路电压，Voc损失仅为0.40 V，这是目前已报道的最低Voc损失之一。
应用价值
基于Copoly-PE的全钙钛矿串联太阳能电池效率达到28.3%，展现出优异的稳定性和产业化潜力。
其他价值
本研究还通过密度泛函理论（DFT）计算，揭示了Copoly-PE抑制离子迁移的机制，为钙钛矿材料的界面工程提供了理论支持。此外，研究团队开发的实验方法和表征技术也为相关领域的研究提供了重要参考。
以上是对该研究的全面报告，涵盖了研究背景、流程、结果、结论及其科学和应用价值。