關于理想的光伏器件，其應當具有光電轉換效率高、制造成本低、質量輕、壽命長等特點。以有機鉛鹵化物鈣鈦礦作為光吸收材料的太陽能電池，雖然具有較高的能量轉換效率（約20%），且可以通過低成本、操作簡單的溶液法制備獲得，但由于其在自然環境下的持續工作穩定性較差，使其距離大規模商業化生產尚有一定距離。

此外，隨著近年來可穿戴設備和柔性電子器件等概念的流行，輕質量、柔性光電器件也逐漸引起了人們的重視。本文即報道了一種新型的高柔性鈣鈦礦太陽能電池，其具有高達12%的持續工作能量轉換效率和高達23W/g的比功率。同時，本文還通過在電池結構中引入氧化鉻/鉻層的方法，顯著提高了電池在自然環境下的穩定性。

電池制備

實驗中制備得到的薄膜電池結構示意圖與實物圖分別如下面兩圖所示。

電池制備的全部過程均在玻璃載片上進行。電池制備前，預先在玻璃載片上旋涂一層聚二甲基硅氧烷（PDMS），作為后續電池制備的支撐物。電池選用高分子材料聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）作為襯底，由于其和PDMS之間僅靠范德瓦爾斯力結合，因此在電池制備結束后，可以將電池和玻璃載片輕松地分開。在PET襯底上，通過旋涂含聚乙撐二氧噻吩（PEDOT）、聚苯乙烯磺酸（PSS）、二甲亞砜（DMSO）和表面活性劑的溶液，再經過低溫退火、洗滌和干燥過程，最終得到用于空穴收集與傳導的PEDOT：PSS層。

之后，通過一步法進行鈣鈦礦制備。在PEDOT：PSS層上旋涂含氯化鉛（PbCl2）、碘化鉛（PbI2）和甲胺碘（CH3NH3I）的二甲基甲酰胺（DMF）溶液，低溫退火后即可得到鈣鈦礦層。樣品采用兩種不同的材料制備電子傳導層——N，N'-二甲基-3，4，9，10-二萘嵌苯四甲酸二酰亞胺（PTCDI）或[6，6]-苯基C61丁酸甲酯（PCBM）。假如采用PTCDI作為電子傳導層，其要在真空腔中通過真空升華法制備得到；假如采用PCBM作為電子傳導層，則直接在鈣鈦礦層上旋涂含PCBM的氯苯、氯仿1：1混合溶劑溶液即可。電子傳導層制備結束后，使用蒸鍍法，將金屬鉻緩慢蒸鍍至電子傳導層表面，得到約10nm厚的氧化鉻/鉻混合層。

最后，在氧化鉻/鉻層之上，沉積一層金、銅、鋁、或類似的高電導率金屬，完成薄膜電池制備過程，形成圖1所示的電池結構。在制備好的薄膜電池表面，可以通過噴灑商用聚氨酯（PU）噴涂劑，并靜置約24h，形成一層PU包覆層，以防止薄膜電池受到機械損傷。

此外，作為對照組，實驗中還制備了以玻璃/氧化銦錫（ITO）為襯底的鈣鈦礦電池。

高質量鈣鈦礦層制備

本文中，為了制備得到具有高柔性的鈣鈦礦電池，選用了柔性有機材料PET作為電池襯底。相比于傳統玻璃襯底，PET襯底的粗糙度更高，從原子力顯微鏡掃描結果中可以明顯看到這一點。