一种基于无铅光活性纳米复合纤维的高效钙钛矿太阳能纱线

据报道，由中国科学院院士朱美芳带领的东华大学“一带一路”先进纤维与低维材料国际联合实验室外籍师生团队发表了纤维基太阳能电池研发的相关研究论文。在这项工作中，研究人员采用了高戴韧性的碳纱线作为核心和负极，在负极上浸涂负载一层均匀的聚(3-己基噻吩)（P3HT），继而将[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）掺入前驱体溶液中，并采用静电纺丝技术，直接以Ag/P3HT 纱为轴心纺出均匀的MASnI3-xClx-C61-PVP纳米纤维(光活性层)，最后把制得的钙钛矿纱线与银纱线相互缠绕形成完整装置，组装完成后的无电子传输层（ETL）的锡基钙钛矿太阳纱表现出了优异的光伏性能以及极佳的重复耐久性。

研究人员一步法合成钙钛矿，通过对比不同MAI 和SnCl2比例的前驱体溶液对于钙钛矿纤维颜色及结构的影响，结合X射线衍射仪、荧光光谱仪以及紫外吸收光谱仪测试，确定了最佳的前驱体配比，并且为了简化钙钛矿太阳能电池的结构，直接把PCBM 掺入钙钛矿前驱体溶液中进行静电纺丝制备光活性纳米复合纤维。通过对比不同浓度的PCBM 对于钙钛矿光学性能的影响，结合荧光光谱仪和固体紫外可见吸收光谱仪测试，研究人员确定了最佳的PCBM 掺杂浓度。研究发现，掺入PCBM后钙钛矿太阳能电池的效率和机械性能都显著提高，当PCBM 为0.17%时，电池的光电转化效率最高为7.49%。

综上所述，通过直接电纺掺杂PCBM 的钙钛矿纳米纤维(CH3NH3SnI3-xClx-C61-PVP)到涂覆P3HT 的碳纤维上，最后与银纱线相互缠绕制得完整的光伏电池。这种新型的结构完全取代了钙钛矿太阳能电池中的铅材料，去除了紧密的电子传输层，并将易开裂的浸涂钙钛矿层替换为更具有戴韧性的光活性纳米纤维层。该研究制备出一种高效且戴性、无毒的纤维基钙钛矿太阳能电池，并且可通过进一步的编织，有望在未来的可穿戴纺织品领域得到应用。