钙钛矿光伏技术吸引了许多研究者的巨大关注，并且正在步入工业化可扩展生产阶段。除了光电转换效率和制造成本以外，可靠性是实现商业化准备之前需要解决的关键问题之一。可靠性要求钙钛矿模组能够承受各种环境刺激，以保证25年的产品运行期。根据光伏组件测试协议（IEC61215:2021），机械测试（如冰雹测试）是确保太阳能电池板可靠性的一个重要因素。针对上述问题，近期，湖北大学王世敏&吴聪聪团队采用钢球撞击试验模拟研究了钙钛矿薄膜的机械疲劳性能，并提出了一种纤维桥接策略来抑制钙钛矿薄膜内的裂纹扩展。

图1 乙基纤维素诱导钙钛矿薄膜增韧以阻止裂纹扩展

  乙基纤维素是一种天然的、高韧性的生物材料，可以从棉花中提取。如图1的示意图所示，其特征单元是由带有羟基和乙基醚基的六元杂环单元组成的聚合物链。乙基纤维素的官能团提供了与钙钛矿晶体相互作用的可行性，一维结构特征产生跨晶界的牵引力；因此，乙基纤维素与钙钛矿薄膜的结合会显著影响断裂韧性的演化。通过在钙钛矿薄膜中加入乙基纤维素作为连接相邻卤化物钙钛矿八面体的“纤维桥接”成分，有效地提高了钙钛矿薄膜的杨氏模量和硬度，从而表现出高抗裂纹扩展性，并且在各种恶劣环境下都表现出很好的稳定性。

图2 乙基纤维素改善钙钛矿薄膜的力学性能

  该研究成果以“Fiber-bridging-induced toughening of perovskite for resistance to crack propagation”为题发表在《Matter》上。论文第一作者为湖北大学研究生金博文和任立志，通讯作者为湖北大学王世敏教授和吴聪聪教授。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.03.014

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