F4TCNQ与TEACl协同钝化的倒置钙钛矿太阳能电池：性能优化与机理研究

本研究通过F4TCNQ和TEACl协同钝化策略，显著提升倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能。团队开发的双网络导电水凝胶（PLM）兼具高机械强度（1.81 MPa）、超拉伸性（1024%）、导电性（6.3 mS/cm）及抗冻自愈特性，并基于此构建了摩擦纳米发电机（TENG），其峰值电压达594.0 V，功率密度19.5 W/m2，可应用于人体运动监测和自供电传感领域。

　　

Highlight

本研究通过简单的一锅法合成了一种透明、高拉伸、抗冻、自愈且可降解的离子导电水凝胶（PLM）。该水凝胶基于聚乙烯醇（PVA）、赖氨酸（Lys）和氯化镁（MgCl₂）构建，形成由氢键、配位键和静电相互作用组成的协同体系，展现出卓越的综合性能。

Materials

聚乙烯醇1799（PVA，醇解度98-99%）、氯化镁（MgCl₂）和L-赖氨酸（Lys）均购自商业供应商，实验用水为实验室超纯水机制备。

Synthesis of PVA/Lys/MgCl₂ hydrogel

PLM水凝胶采用一锅法制备：将2.0 g PVA溶解于超纯水，加入Lys和MgCl₂后加热搅拌，最终形成均匀透明的凝胶体系。

Preparation and design of the PLM hydrogel

PVA因其优异的亲水性、生物相容性和可降解性成为理想基质。通过引入Lys作为纳米填料和MgCl₂作为导电组分，水凝胶形成多重交联网络，兼具高机械强度（1.81 MPa）和导电性（6.3 mS/cm）。

Conclusion

PLM水凝胶在-20°C仍保持功能，且可在醋酸溶液中12小时内完全降解。基于该水凝胶组装的摩擦纳米发电机（PLM-TENG）输出电压达594 V，能有效用于人体运动监测和能量收集，为柔性电子皮肤（e-skin）开发提供了新策略。