中國科學院的葛子義和李偉等人合成了一系列具有不同分子偶極子的-CN添加劑,包括2′-氟-[1,1′-聯苯]-3,5-二腈(1F-2CN)、2′,6′-二氟-[1,2′-聯苯]-3,5-二腈(2F-2CN)和2′,3′,4′-三氟-[1,6′-聯苯]-3,5-三腈(3F-2CN)。添加劑中的兩個-CN基團可以與鉛離子的缺陷配位,氟原子可以調節添加劑的偶極矩,並與帶電的FA+基團形成氫鍵。因此,添加劑成功縫合了鈣鈦礦晶界處的缺陷,並釋放了晶界應力,導致低楊氏模量和高機械柔韌性。

同時,添加劑可以削弱電荷載流子與縱向光學聲子之間的交互作用,並促進載流子的提取和傳輸。此外,分子偶極更強的2F-2CN可以更好地提高柔性鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩定性。基於1F-2CN、2F-2CN和3F-2CN的柔性鈣鈦礦太陽能電池分別達到21.87%、23.64%、24.08%和23.30%的功率轉換效率。

得益於完美的鈣鈦礦薄膜,含有改性添加劑的未封裝柔性鈣鈦礦太陽能電池具有優異的機械可靠性以及良好的光、熱和空氣穩定性。