新型柔性太阳能电池研究进展

孙焕德，贾玉婷，焦钰军，甘小燕

(武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉 430070)

0 引 言

随着社会和经济发展的加速，环境污染也越来越严重。此外，由于对化石能源的过度开采，引发了一定程度上的能源危机。太阳能作为一种新型绿色能源，其发电技术有效地改善了这一现象，备受人们关注[1]。近年来，刚性太阳能电池大批量进入市场，一些传统的高污染能源已逐步被取代，让人们看到了绿色能源的潜力和未来。然而，普通的刚性太阳能电池无法满足穿戴需求，为了使太阳能电池更贴近人们日常生活，需要灵活、便携、制作简单的柔性太阳能电池。基于柔性太阳能电池质量轻、形状可塑、适应性广等一系列优势，近年来，各种柔性太阳能电池的研究深受国内外学者的青睐，取得了突飞猛进的发展[2-3]。制备柔性太阳能电池最关键的环节是衬底和电极的选择。衬底方面，最开始投入使用的是具有较高透明度和较好力学性能的PET、PEN等塑料衬底，后续，具有优良导电性和耐高温性的金属箔片也被用作衬底材料，再后来，具有较高透光率和较好柔韧性的柳木玻璃及光学胶等也得到相应的研究；电极方面，具有优异光电性能的ITO率先用于柔性太阳能电池，随着生产的需要，导电高分子、石墨烯、碳纳米管等也相继得到广泛研究。本文从不同的柔性衬底和透明电极出发，阐述了柔性钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池的研究与发展，并对其进行总结与展望。

1 柔性钙钛矿太阳能电池

2009年，Kojima等[4]首次将钙钛矿材料用于太阳能电池，但当时效率仅有3.8%。经过十年的发展，目前单节钙钛矿电池效率最高可达25.2%，已与硅基太阳能电池效率相当。最初，人们广泛研究以FTO导电玻璃为衬底的刚性钙钛矿太阳能电池。2013年，Kumar等[5]首次报道了具有便携、弯曲性能好、应用广泛等优点的柔性钙钛矿太阳能电池，最初效率仅仅只有2.62%，经过几年的发展，柔性钙钛矿太阳能电池转换效率已达19.51%[6]。

1.1 基于塑料衬底的柔性钙钛矿太阳能电池

相比于金属箔片及导电玻璃，塑料薄膜具有柔软、质轻、可塑性好等优点，所以广泛地应用于各类新型柔性光电器件。由于太阳能电池衬底需要透光度高、化学及热稳定性好，所以常常采用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)作衬底。但塑料衬底自身是不导电的，故常和导电薄膜ITO(锡掺杂氧化铟)连用，ITO薄膜能隙较宽(3.5～4.3 eV)，具有良好的透明性和导电性，衬底粘附性好、硬度高、耐腐蚀等[7-8]。在结构上，柔性钙钛矿太阳能电池可分为n-i-p结构和p-i-n结构。其中n-i-p结构通常称为正置结构，其典型的电池构成如图1(a)所示。而p-i-n结构即倒置结构，其典型的电池构成如图1(b)所示。

图1 典型的电池结构示意图
Fig.1 Typical schematic diagrams of battery structure

1.1.1 n-i-p结构太阳能电池

n-i-p结构通常采用金属氧化物作电子传输层，由于使用的PET或PEN衬底所能承受的最高温度为150 ℃，因此ZnO、SnO2等可低温制备的氧化物常常用作电子传输层材料。此外，TiO2的晶型对制备温度要求较高，但实际制备过程无法满足其温度的要求，所以TiO2致密层的低温制备也是n-i-p结构电池的另一研究热点。

相比TiO2，ZnO具有更高的电子迁移率，同时，高透光率和可低温制备等优点决定了其在柔性钙钛矿太阳能电池领域的广泛应用。2013年，Liu等[9]等使用ZnO纳米颗粒作电子传输层材料，在PET/ITO基底上制备了效率为10.2%的电池，该项工作使得柔性钙钛矿太阳能电池的效率首次突破10%。2016年，Tavakoli等[10]采用热蒸发法在致密ZnO层上沉积PbI2和MAI，然后在氩气环境中退火1 h以促进钙钛矿层的结晶，最终制备了结构为PET/ITO/ZnO/MAPbI3/Spiro-OMeTAD/Au的电池，并将效率提升至11.29%。同年，Jung等[11]为了优化MAPbI3的粒径和形貌，采用两步旋涂法，制备过程中过剩的PbI2可以有效的填充钙钛矿层的晶界，阻止电荷载体的复合，同时，该课题组还调控ZnO层的厚度，使得器件性能最优化，电池效率达到了12.34%。其制备工艺及结构如图2所示。

SnO2具有高达240 cm2/V·s的电子迁移率和较宽的带隙，且能级和钙钛矿材料相匹配，更重要的是SnO2可采用溶胶-凝胶工艺进行低温制备，因此，在近几年在柔性钙钛矿太阳能电池领域得到越来越广泛的研究。2015年，Qiu等[12]在PEN/ITO柔性基底上采用两步法制得SnO2层，第一层由SnO2纳米粒子水热反应制备，第二层由SnCl2水解反应制备。与一步法制得的SnO2层相比，该传输层有效提高了开路电压和短路电流，最终获得了效率为15.21%的柔性器件。2019年，Liu等[13]通过简单的水热处理在低至100 ℃的温度下合成了表面清洁和高度结晶的SnO2。基于该SnO2的电子运输层的钙钛矿太阳能电池在柔性PEN/ITO基底上获得了17.3%的认证效率。同年，Zhong等[14]研究团队在柔性PEN/ITO基底上，低温(140 ℃)沉积电子传输层SnO2，以及羧基的富勒烯衍生物(CPTA)界面层，显著地改善了器件性能，获得了高达18.36%效率的太阳能电池。且经过弯曲半径为5 mm的500次弯曲之后，电池仍保持其初始效率的75%，稳定性也得到极大程度提高。进一步，Huang等[6]通过调整SnO2胶体溶液的浓度，改善电子传输层的形貌和厚度，不仅降低ITO在PEN基底上的反射率并增强了光子收集率，还降低了陷阱态钙钛矿膜的密度和电荷转移阻力，从而大大提升了器件性能，电池效率高达19.51%。

图2 (a)采用两步旋涂工艺的柔性PSCs原理图;(b)柔性PSCs结构图;(c)柔性PSCs能级图[11]
Fig.2 (a) Schematic processing diagram of flexible planar PSCs using the two-step spin coating process; (b) device architecture; (c) energy-level diagram of flexible planar PSCs[11]

除了ZnO和SnO2以外，其他可通过低温制备的氧化物也被广泛应用到电池中。2016年，Yin等[15]在130 ℃环境下，采用化学沉积法制备了纳米氧化镍并作为电子传输层，所得器件效率为13.43%,相比于低温溅射制备的NiOx薄膜，性能得到很大程度提升。同年，Wei等[16]使用Al2O3作电子传输层材料，在全低温环境下制备了结构为PET/ITO/Al2O3/MAPbI3/Spiro-OMeTAD/Au的柔性器件，电池效率为14.6%。2018年，Feng等[17]利用Nb2O5作电子运输层材料，并加入二甲硫醚添加剂(DS)制备了结构为PET/ITO/Nb2O3/MAPbI3-DS/Spiro-OMeTAD/Au的电池(如图3所示)，获得了效率为18.4%的柔性钙钛矿太阳能电池。

图3 (a)电池结构示意图;(b)装置横截面的SEM照片[17]
Fig.3 (a) Schematic diagram of battery structure; (b) SEM image of the cross section of the device[17]

此外，TiO2的低温制备也一直受到研究者的广泛关注。2014年，Kim等[18]等采用等离子体增强原子层沉积的方法在80 ℃环境下制备了一层20 nm厚的非晶态致密TiOx层，基于该电子传输层的柔性器件获得了12.2%的效率。2015年，Qiu等[19]采用电子束诱导蒸发法在PET/ITO基底上制备TiO2层，该法易于控制衬底温度和传输层厚度，且通过优化TiO2层厚度，增加钙钛矿层表面覆盖率，提高器件性能，柔性器件效率达到了13.5%。2017年，Mali等[20]在室温条件下，通过射频磁控溅射和甲苯滴注处理的方法在PET/ITO基底上制备了致密TiO2层，所制备的MAPb(I1-xBrx)3基柔性太阳能电池效率达15.88%。2019年，Li等[21]采用光交联的聚酯(C-PCBOD)改善MAPbI3钙钛矿膜的机械稳定性，并制备结构为：PET/ITO/TiOx/MAPbI3:C-PCBOD/Spiro-OMeTAD/Ag的柔性太阳能电池，由于该器件钙钛矿层陷阱态减少(图4)，效率高达18.1%。

图4 (a)在柔性衬底上,钙钛矿层晶界空隙变大,晶体结构扭曲; (b)C-PCBOD填充了晶粒边界空隙,使得钙钛矿薄膜均匀致密[21]
Fig.4 (a) On the flexible substrate, the grain boundary gap of perovskite layer becomes larger, crystal structure distortion; (b) C-PCBOD fills the grain boundary gap and makes the perovskite film homogeneous and dense[21]

1.1.2 p-i-n结构太阳能电池

2013年，Docampo等[22]首次报道了该结构的柔性钙钛矿太阳能电池，但在当时，效率仅为6%。次年，You等[23]借用前者的电池结构，在制备工艺上进一步优化，将电池效率提升至9.2%。由于p-i-n结构常用富勒烯衍生物PCBM作电子传输层材料，可以大幅度抑制钙钛矿层的迟滞现象，器件性能较好。因此，该结构的电池也得到了广泛研究。

p-i-n型钙钛矿太阳能电池存在的主要不足为电池开路电压较低，原因为电池内部较严重的非辐射复合现象。因此，该结构的研究重心主要为降低器件的缺陷密度，抑制非辐射复合。2016年，Liu等[24]首次使用低温溶液处理的NiOx薄膜作空穴传输层，相比于PEDOT:PSS这种常用的空穴传输层材料，NiOx层出现了一定数量的孔洞。后续，该课题采用紫外光照射的方法进行表面处理，减少了孔洞面积，器件性能得到优化，电池效率为11.84%。2017年，Bai等[25]采用无掺杂的二芳基氟醚基纳米分子作空穴传输层，研究表明，该材料有利于钙钛矿层生长，所获得的钙钛矿晶粒尺寸较大，晶界较小。通过进一步优化，得到了效率为13.85%的柔性器件。2018年，Xu等[26]合成了一种亲水性富勒烯衍生物PCBB-OEG，该衍生物作为添加剂可以有效地扩散到预沉积到钙钛矿层膜中。作者通过构建一个自上而下梯度分散富勒烯衍生物(图5)，减少了钙钛矿层晶界陷阱态，并消除迟滞行为，提高了器件稳定性，获得了效率为18.1%的柔性钙钛矿太阳能电池。2019年，Huang等[27]引入了一种新型的EVA界面层，有效地钝化钙钛矿表面，降低了其缺陷密度，并且平衡了电荷在传输层的转移，抑制离子迁移。此外，EVA还有效阻止了水份向器件内部渗透，提高了器件的防水性，从而改善了器件的稳定性，获得了效率为15.12%的柔性器件。

ITO电极由于其良好的光电性能而被广泛使用，然而ITO的弯曲极限只有10 mm，其脆性会导致使用过程中不可避免的出现效率衰减。因此，许多研究者尝试采用其它材料代替ITO电极。2017年，Yoon等[28]采用PEN/石墨烯作基底，C60作电子传输层，并加入有机物BCP作空穴阻挡层以提高器件性能，获得了16.8%效率的柔性电池，且经过弯曲半径为2 mm的5 000次弯曲循环之后仍能保持85%的效率，具有较高的弯曲稳定性。2019年，Hu等[29]通过使用含氟表面活性剂(CFE)掺杂调节导电聚合物网络相分离，获得了PEDOT:PSS:CFE电极，该电极具有较高导电率、透光率和机械耐久性，基于该电极的面积为0.1 cm2的电池效率高达19.0%。

图5 含PCBB-OEG的柔性器件制备过程[26]
Fig.5 Preparation of flexible device containing PCBB-OEG[26]

1.2 基于金属衬底的柔性钙钛矿太阳能电池

相比于聚酯材料衬底，金属衬底耐腐蚀性和耐高温性能更好，弯曲后不会形成裂缝而导致器件效率降低，且可避免使用价格昂贵的金属铟，因而也有一定的应用前景。2014年，Wang等[30]采用钛箔和TiO2纳米管为基底，透明碳纳米管为背电极，虽然效率仅为8.31%，但器件经过100次弯曲之后，性能几乎不受影响，显示出较强的机械稳定性。2017年，Nejand等[31]采用廉价、轻质的铜箔作电极，低成本的碘化亚铜和氧化锌分别作空穴传输层和电子传输层材料，器件效率为12.8%，相比其他电池，由于没有使用较昂贵的ITO、Spiro-OMeTAD等材料，从而大大降低了电池成本，为商业化推广提供可能。2018年，Heo等[32]采用氧化处理的抛光柔性Ti为衬底，背电极采用石墨烯/PDMS(聚二甲基硅氧烷)，制备的太阳能电池结构为Ti/TiO2/CH3NH3PbI3/PTAA/石墨烯/PDMS(图6)。该研究使得以金属为衬底的柔性钙钛矿太阳能电池最高效率提升至15.0%。

图6 (a)电池结构示意图；(b)器件J-V特性曲线[32]
Fig.6 (a) Schematic diagram of battery structure; (b)J-Vcharacteristic curves of device[32]

1.3 基于其它衬底的柔性钙钛矿太阳能电池

除了塑料薄膜衬底和金属衬底外，研究者们还尝试采用其他具有较高透光率和柔韧性好的材料用作柔性钙钛矿太阳能电池的衬底。

超薄柳木玻璃(厚度50 μm)具有高透光率，耐高温性好以及热膨胀系数低等特点。2015年，Tavakoli等[33]将其用作衬底，并采用ITO电极，获得了效率为12.06%的柔性钙钛矿太阳能电池。后续，该研究组还在其表面制备一层PDMS，以减少光的反射和增加疏水性(水接触角155°)，将电池效率提升至13.14%。同年，Park等[34]采用可见光透光率达91%，且柔性好的NOA63(诺兰光学胶)作衬底，PEDOT:PSS作电极，制备了效率为10.75%的器件，该器件在经过弯曲半径为1 mm的弯曲测试后，电池效率仅降低了0.35%，显示出极高的抗弯稳定性。

综上可知，衬底种类的多样性拓宽了柔性钙钛矿太阳能电池的可应用范围。目前来看，以PET，PEN等塑料薄膜为衬底的柔性钙钛矿太阳能电池效率较高，已达19.51%，但与刚性的最高转换效率25.2%相比，仍有一定的差距，且电池在不封装时稳定性较差。因此，在未来的研究工作中，柔性钙钛矿太阳能电池将朝着转换效率的提升以及稳定性增强的方向发展。同时，由于钙钛矿材料具有较高的吸收系数，在极性溶剂中具有良好的溶解性和机械韧性，因此，常采用卷对卷技术大面积制备。但目前有效面积还不足以实际应用，所以后续还需进一步优化卷对卷参数，如溶剂的选择，退火温度和薄膜厚度等。

2 柔性有机太阳能电池

由于高柔性、成本低、重量轻以及可印刷和卷对卷加工的优势，柔性有机太阳能电池(FOSCs)已经引起了巨大的关注。据Web of Science显示，相关文章报道呈现逐年上涨的趋势(图7)。近年来，随着材料合成、界面修饰、活性层形貌调控等方面的巨大进展，有机太阳能电池最高光电转换效率已达16.74%[35]。

图7 Web of Science显示近年来FOSCs发文数
Fig.7 Web of Science shows the number of FOSCs posts in recent years

常见的FOSCs是一种由柔性透明电极，低功函金属修饰的阴极和活性层组成的三明治结构。根据活性层的组成不同，可分为单质结器件、双层异质结器件、本体异质结器件和叠层器件。其中前两者效率较低，很少被采用。本体异质结效率较高，研究较为广泛，但其热力学稳定性较差，因此，制备高稳定性和使用寿命长的本体异质结器件是未来研究该电池主要解决的问题。叠层器件由于能量转换效率的优越性，近年来受到一定的研究。活性层材料主要由供体材料和受体材料组成，供体材料主要分为有机小分子和高分子材料，例如P3HT和PTB7等。受体材料目前主要分为富勒烯与非富勒烯材料，富勒烯材料具有电子迁移率高，激子解离速度快等优点而使用广泛，PCBM是较为常用的富勒烯受体材料，但其能级较低，不适合P3HT这类高LUMO能级的供体材料，因此ICBA这一类具有高能级的材料也得到一定的研究。相比于富勒烯材料而言，非富勒烯材料具有能带易调，可见光区吸光强等优点，近年来发展迅速，电池效率较高。常见的非富勒烯受体材料主要为ITIC这一类稠环结构的小分子物质。

2.1 基于ITO电极的FOSCs

相较于ITO在柔性钙钛矿太阳能电池领域的火热，ITO在FOSCs领域的研究则少了许多。但作为一种传统的透明导电氧化物材料，相比于其他电极材料有着优良的光电特性，因此仍然受到了一定的关注度。

由于ITO电极本身具有极高的电导率和透光率，无需使用过多的工艺进行优化。因此基于该电极的电池研究热点集中在对电子传输层、活性层等结构进行改善，从而得到性能较好的电池。2009年，Chu等[36]通过优化PCDTBT:PC70BM二元光敏活性层厚度，当活性层厚度为75 nm时，电池效率最高为5.7%。2012年，杨少鹏等[37]在ITO电极上蒸镀一层半透明的Ag膜，可以实现光线在负电极和Ag层之间的多次反射，增加活性层对光的吸收，大幅度提高短路电流。当Ag层厚度为8 nm时，电池最高效率为6.03%。2015年，Chang等[38]以四丁基碘化铵(TBAI)为掺杂剂，合成了叠氮富勒烯衍生物PCBN，将该衍生物用作电子传输层材料，并以ITO为电极，获得了效率为8.8%的器件。2019年，Meng等[39]采用PET/ITO为基底，ZnO为电子运输层材料，MoO3作空穴传输层(图8)，基于PTB7-Th:PCBM(富勒烯体系)的小面积(1.04 cm2)器件和大面积(15 cm2)器件效率分别为9.10%和7.58%的效率，基于PBDB-T:ITIC(非富勒烯体系)的两种器件则取得了9.77%和8.90%的效率。近日，Huang等[40]报道了一种提高电池转换效率的办法，他们采用ITO作电极，在非富勒烯二元混合物(PBDTTT-OFT:IEICO-4F)中引入少量高电子迁移率的富勒烯受体(PC71BM)以增强电荷运输、改善激子分流、并优化具有更多非晶区的混合物形态，从而提升器件整体性能，电池效率达13%。

图8 (a)柔性OSCs结构图；(b)基于两种不同活性层材料的J-V特性图[39]
Fig.8 (a) Configuration of the flexible OSCs; (b)J-Vcharacteristic diagram based on two different active layer materials[39]

2.2 基于其它电极的FOSCs

Na[41]和Savagatrup[42]等先后证实了ITO电极弯曲会导致裂纹形成和扩展，使得ITO电极电阻显著增大，器件性能急剧下降。此外，ITO薄膜通常在高温下通过真空溅射进行处理，成本较高。这些问题使得ITO薄膜与有机太阳能电池的印刷和卷对卷加工技术不兼容，因此，许多研究者开始使用碳纳米管、石墨烯、纳米银线、导电聚合物等电极材料来代替传统的ITO。

碳纳米管具有较高的透明度和灵活性以及易于在室温下进行溶液处理等优点而受到人们关注。2006年，Rowell等[43]采用电弧放电法制备了碳纳米管网状电极，并用表面活性剂将其溶解在溶液中，然后超声处理。所制得的FOSCs光电转换效率为2.5%，十分接近采用ITO/玻璃为电极的同结构电池的3.0%效率，且柔性大大增强。2015年，Jeon等[44]在PET衬底上直接干燥沉积碳纳米管薄膜，并掺杂了MoOx作透明电极，基于该电极的电池效率为3.91%。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。其具有较高的化学及热学稳定性，优异的机械性能以及与有机材料的接触电阻较低，因而也受到研究者们的关注。由于石墨烯片层电阻较高，因此基于该电极的FOSCs主要热点为降低片层电阻，提高器件效率。2017年，Shin等[45]用石墨烯作电池正负级，使器件具有较高的透明度。同时，为了降低电极电阻，对正负极分别采用TFSA(双三氟甲磺酰胺)和TETA(三乙烯四胺)掺杂，电池效率为3.12%，后续，他们还研究了铝反射镜对器件性能的影响，通过在电池底部或顶部增加一个铝反射镜，电池效率可提升至4.23%。次年，该课题组[46]采用石墨烯量子点(GODs)和纳米银线混合作为掺杂剂，以减少石墨烯电极电阻并增强其灵活性，电池转换效率为3.66%。虽然碳纳米管和石墨烯电极已经得到较广泛的研究，但在进一步提高电极导电性方面仍存在一定的挑战，此外，碳纳米管和采用化学气相沉积法制备的石墨烯的成本也是值得研究人员去考虑的[47]。

金属纳米线(NWs)，如银纳米线(AgNWs)，由于其高透光率，低电阻和良好的机械柔性等优点，近年来被开发用于有机太阳能电池的透明电极。2015年，Seo等[48]采用低温溶液法制备了一种倒置结构的柔性有机太阳能电池，该电池采用纳米银线作底电极，聚合物PFN作电子传输层材料，电池效率为6.17%。相比于传统的倒置结构电池，该电池制备工艺简单、弯曲稳定性较强，性能较好。2019年，Tang等[49]使用MXene这种新型的二维材料，将其和纳米银线制成杂化膜(图9)，有效的改善了纳米银线粗糙度较高的问题，提高了导电率。为进一步提升器件性能，活性层采用PBDB-T:ITIC:PC71BM三元混合物，最终电池效率达8.3%。同年，Lee等[50]采用干蚀刻法在随机分布的纳米线网络上沉积了Ag薄膜，有效的避免了纳米银线网络堆积不均匀带来的弊端。通过比较喷涂法等传统工艺，该法制备的电极表面粗糙度较低，且可通过控制Ag和覆盖其表面的聚合物PMMA纳米纤维的厚度提升光电特性，所制得电池效率高达10.6%。综上，研究人员通过掺杂、改善制备工艺等方法已使得基于该电极的器件效率达到一个较好的水平，但合成导电性好，长度可控的AgNWs以及其在器件中的稳定性仍需进一步研究。

图9 基于MXene透明电极制备工艺[49]
Fig.9 Fabrication process of MXene-based flexible transparent electrode[49]

PEDOT:PSS薄膜是一种导电率很高的有机聚合物。2016年，Fan等[51]开发了一种可行的弱酸转印技术，采用两步弱酸处理(甲基磺酸和磷酸)PEDOT:PSS薄膜，处理过后的薄膜电导率可达3 500 s/cm，后续残留酸物质较少且不会对基底造成损伤。2018年，Song等[52]采用甲磺酸处理PEDOT:PSS薄膜，所制备电池效率达10.12%。器件经过弯曲半径为5.6 mm的连续1 000次弯曲之后，仍保留原始效率的94%左右。2019年，Meng等[39]采用hc-PEDOT:PSS电极代替ITO电极使其获得更好的柔性，两种不同的活性材料在有效面积为15 cm2的器件上分别取得了7.25%和8.64%的效率，略低于ITO电极的光电转换率，但柔性更佳，实用性更广，且器件可以持续稳定的保持效率超1 200 s，足以满足人们的日常佩戴电子设备的需求。同年，Yan等[53]采用供体(PM6)，窄禁带非富勒烯受体(Y6)和PC71BM作活性层材料，制备了结构为PET/PH1000/PEDOT:PSS/PM6:Y6:PC71BM/PDINO/Al的无ITO三元异质结构电池(图10)，并获得了高达14.06%的光电转换效率。目前来看，基于PEDOT:PSS电极的FOSCs已经取得了一定的研究成果，电池转换效率相较于其余几种电极材料的电池来说较高。但该电极易在酸性及潮湿环境下降解，因此该电极的电池的环境稳定性仍需进一步改善。

图10 (a)柔性装置原理结构图；(b)J-V特性曲线[53]
Fig.10 (a) Schematic structure of flexible device; (b)J-Vcurve[53]

3 总结与展望

综上，从两个柔性太阳能电池的发展来看，目前柔性太阳能电池的技术正在不断进步，其效率也正逐步逼近刚性衬底电池。柔性电池的产生是为了拓宽太阳能电池的应用范围，使其满足人们的日常生活需要，但要想达到理想的柔韧性、稳定性、高转换效率仍存在一些亟待解决的问题：

(1)目前柔性太阳能电池常用的透明电极为ITO，其具有优良的导电性能和较高的透光率使得器件的效率得到提升，但其抗弯曲程度低，容易导致器件损坏，且其柔韧性尚待提高，不能很好的满足人们日常佩戴电子设备的需求。因此，寻找合适的透明电极材料替代ITO至关重要。常用的材料有导电聚合物、碳纳米管、石墨烯等，但都普遍存在效率不足等原因。因此，提升此类电极的转换效率是未来发展的趋势。

(2)虽然目前电池最高效率已到了十分可观的地步，但都仅存在于实验室制备。由于制备方法等原因，可广泛生产并推动其产业化的大面积柔性太阳能电池效率仍不够理想。因此，寻求合适的制备方法以提高大面积电池效率，是未来研究的重要内容。

(3)电池的环境抵抗力仍需进一步提高，减少水、紫外光等外界因素对柔性太阳能电池的损坏。因此，合适的添加剂或封装技术也是未来柔性太阳能电池发展需要研究的问题。

尽管各个柔性太阳能电池目前仍面临不少挑战，但纵观其历史发展，我们不得不惊叹科研工作者的智慧，相信在不久的未来，可大面积推广。能够应用于人们日常生活的高效平价的柔性太阳能电池将应运而生。