“ 2026年8月22日，Wiley旗下期刊《Small Structures》在线发表了一项来自韩国成均馆大学（SKKU）和韩国化学技术研究院（KRICT）的研究成果：厚度仅约2.0微米的碳纳米管-聚酰亚胺（CNT-PI）复合透明导电基底，在可折叠钙钛矿太阳能电池中实现了18.72%的功率转换效率（PCE），并在0.5mm弯曲半径下经历10,000次折叠循环后，仍保持初始效率的98.85%。
这一效率是使用CNT基透明电极的可折叠钙钛矿太阳能电池中报道的最高值。而2.0微米的基底厚度，也在已报道的PI基柔性透明导电体/基底结构中达到了最薄水平。”
〇一
柔性电子器件通常在4mm以上的弯曲半径下工作，这已经能覆盖大部分弯曲场景。但可折叠器件需要承受的弯曲半径仅为0.5mm——这相当于将一张薄纸对折后压平的程度。在如此极端的弯曲条件下，传统透明导电材料如氧化铟锡会直接断裂失效。
注：弯曲半径从4mm缩小到0.5mm，表面应变增大约8倍。这意味着材料承受的机械应力成倍增长，对透明导电层和基底的韧性要求是数量级的提升。论文指出，对照组中使用ITO涂覆PEN基底的器件，在4mm半径下弯曲1,000次后即严重衰减，连一次折叠循环都无法承受。
这正是碳纳米管-聚酰亚胺（CNT-PI）复合材料的价值所在。CNT提供优异的导电性和高透明度，PI基体则提供机械韧性和热稳定性。将CNT薄膜嵌入PI基体中，既能防止CNT在极端弯曲下从基底剥离，又能在固化过程中实现自发的p型掺杂，增强导电性和空穴传输能力。
〇二
2021年2月，同属Il Jeon教授团队的早期工作发表于《Advanced Science》，首次将CNT-PI导体应用于可折叠钙钛矿太阳能电池。两代研究的核心数据对比，清晰展示了这条技术路线的进化轨迹：
五年间，基底厚度从7微米缩减至2微米。透光率从80%提升至约90%。效率从15.2%跃升至18.72%。折叠条件保持不变（0.5mm半径、10,000次循环），但效率保持率数据更加精确量化。这是一组令人印象深刻的系统性进步。
〇三
这次的核心创新，在于提出了“双前驱体共混”策略来解决长期困扰PI基底的“三重困境”：光学透明度、机械强度和超薄形态因子难以同时兼顾。
两种PI各司其职，双前驱体PI共混架构
DMAc基PI（80%）
6FDA+TFMB合成：含氟结构抑制电荷转移络合物（CTC），提供高透明度和色彩中性。体积大的六氟异丙叉基桥和吸电子-CF3基团阻止pi电子相互作用。
NMP基PI（20%）
PMDA+ODA合成：紧凑平面分子结构实现高效链堆叠，贡献传统PI的优异机械韧性。20%是阈值，低于此含量机械增强不显著，高于此含量光学性能受损。
CNT网络
浮动催化剂CVD法生长的单壁碳纳米管，嵌入PI基体中。PI前驱体溶液渗透CNT网络空隙，固化后形成纳米复合结构，同时实现自发p型掺杂。
器件层
钙钛矿光吸收层+电荷选择性层+金属电极，均具有纳米级厚度和延展性，满足可折叠要求。
传统PI面临一个根本矛盾：要降低黄色指数（YI），需要通过化学改性抑制酰亚胺链中pi电子相互作用形成的电荷转移络合物（CTC），但这通常会降低Tg；而要保持高Tg以满足器件制造工艺需求，就必须保留紧凑的分子结构，这又会加深颜色。
此次的解法是“各取所长”：DMAc基PI（由6FDA和TFMB合成）负责透明度，其体积大的含氟基团有效抑制CTC形成；NMP基PI（由PMDA和ODA合成）负责机械强度，其紧凑平面结构实现高效链堆叠。两者以20:80的最优比例共混，这个比例不是随意选取的，而是基于一个关键发现：光学与机械性能的非线性耦合，NMP含量20%是临界阈值。
注：光学性能（透明度和色彩中性）随共混比例呈线性变化，可预测且可控。但机械性能呈现阈值型非线性增强，当NMP基PI含量达到约20%时，机械韧性出现跳跃式提升，表明此时分子间相互作用和应力传递效率达到临界点，而光学损失极小。这个发现使得研究人员能精准锁定最优配比。
〇四
双前驱体策略还带来了两个对钙钛矿器件至关重要的附加性能：
紫外线阻隔能力，钙钛矿光吸收层对紫外线敏感，长期UV照射会导致降解。混合PI系统展现出增强的UV阻隔特性，这源于含氟PI组分的本征UV吸收与CNT网络的协同效应。
防潮屏障性能，水分是钙钛矿器件的头号敌人。混合PI中，NMP基PI的紧凑链堆叠减少了高自由体积DMAc基PI基体中的水分扩散路径，同时含氟链段在表面优先富集形成疏水层。这种“体相阻隔+表面疏水”的双重机制，为钙钛矿层提供了额外的环境保护。
在超薄（约2微米）形态下同时实现UV阻隔和防潮屏障，意味着CNT-PI基底不仅是导电层和支撑层，还兼具“被动防护层”功能。这减少了对额外封装层的需求，有利于进一步减薄器件总厚度和提升比功率（功率/重量比）。
〇五
将视野从单一研究拉远到整个可折叠/柔性光伏领域，CNT-PI基底18.72%的效率处于怎样的位置？
刚性钙钛矿: 26.7%（USTC, 2026）
柔性全钙钛矿: 27.5%（Renshine Solar, 2025）
钙钛矿-有机叠层: 28.04%（Nature, 2026.7）
柔性钙钛矿-硅叠层: 33.6%（Nature, 2026）
CNT-PI可折叠PSC: 18.72%（Small Structures, 2026.8）
从绝对效率数字看，18.72%似乎不占优势。但关键区别在于折叠条件的严苛程度。上述高效率柔性器件的弯曲半径通常在4-17mm范围，弯曲循环次数在5,000次量级。而CNT-PI器件的弯曲半径为0.5mm，比17mm小34倍，比4mm小8倍，且折叠循环达到10000次后保持率98.85%。这是在不同维度上的极限挑战。
换言之，18.72%不是“又一种柔性电池效率”，而是“在0.5mm折叠条件下能达到的最高CNT基器件效率”，这是一个非常特定的技术坐标，瞄准的是真正可对折的场景：智能衣物、可卷曲电子纸、折叠屏手机背板供电等。
〇六
柔性钙钛矿太阳能电池市场正快速扩张。据行业研究数据，2026年全球柔性钙钛矿太阳能电池市场规模约1.45-2.07亿美元，预计到2034年将达到约10.76亿美元，2026-2034年CAGR约28.4%。亚太地区以40.8%的份额主导市场。在可穿戴发电领域，柔性钙钛矿技术的可触达市场预计到2034年将超过18亿美元。
尽管CNT-PI基底展示了优异的实验室性能，从实验室走向产业化仍面临几个关键挑战：
面积扩展。器件面积在实验室尺度（通常小于1平方厘米）。工业级柔性光伏需要实现平方米级面积的均匀制造，CNT薄膜的浮动催化剂CVD生长和PI前驱体的旋涂工艺能否在大面积上保持一致性，需要工程验证。
长期稳定性。10,000次折叠循环验证了机械耐久性，但钙钛矿层的长期光稳定性、热稳定性及潮湿环境稳定性仍是行业共同挑战。虽然混合PI提供了UV阻隔和防潮屏障，但能否替代专业封装层仍需长期老化测试。
成本与可制造性。CNT的浮动催化剂CVD法已具备较好的可扩展性，但高纯度单壁碳纳米管的成本仍高于ITO。PI前驱体中含氟单体（6FDA、TFMB）的成本也需评估。双前驱体共混工艺的溶液加工特性有利于卷对卷（roll-to-roll）制造，这是一个积极信号。
五年时间，CNT-PI可折叠钙钛矿太阳能电池完成了厚度缩减71%、效率提升23%、透光率提升10个百分点的系统性进化。
面对“透明度-机械强度-超薄形态”的三重困境，双前驱体共混让两种PI“各司其职”，在光学线性变化与机械非线性增强的交叉点找到最优解。这种“1+1>2”的混合策略，为功能聚合物的设计提供了可复用的方法论。
当能量供给系统也必须跟上“可折叠”浪潮。2微米厚的CNT-PI基底，或许正在为“把太阳能电池折叠进口袋”这一场景铺路。
