地球上的海洋资源非常丰富，但大面积的开发、监测极具挑战。水下探测、水下通信等技术的发展对海洋资源的开发和利用尤为重要。然而，可持续电力供应的缺乏限制了海洋资源开发利用的进一步发展。因此，水下光伏发电（PVs）作为水下传感、探测和其他系统提供理想的电源，是一种极具潜力的太阳能发电技术。海水主要散射紫外线（UV）光并吸收红外光，但它对可见光保持相对透明，特别是光谱在绿蓝波段范围内。金属卤化物钙钛矿因其独特的光电性能，已经在太阳能电池、发光二极管及显示成像等方面被广泛研究。更重要的是，钙钛矿作为一种直接带隙半导体，具有较高的光吸收系数、带隙可调和缺陷容忍度高等优点，使得钙钛矿在水下光伏中的应用极具前景。但是，钙钛矿水下的不稳定性以及铅泄露问题严重阻碍了钙钛矿水下光伏的应用。

本研究介绍了一种1H,1H,2H,2H-Heptadecafluorodecyl acrylate (HFDA)高透减反涂层（ARC）作为钙钛矿太阳能模组（PSMs）的封装材料。一方面，HFDA可以有效地减少800 nm以下光的反射，增加水下太阳能电池的光利用率。另一方面，HFDA还可以有效抑制Pb的泄露及有机阳离子的逃逸，显著增强PSMs的空气稳定性及水下稳定性。

以HFDA作为高透减反封装材料，即使在50cm的水下，我们也得到了PCE=14.65%的PSMs。在25℃、50%RH条件下连续光照1000h后，封装后的模组保持了94%的初始PCE；在水下连续光照400h后，封装后的模组保持了80%的初始PCE。同时，Pb泄露得到明显抑制，HFDA封装的钙钛矿膜在水中浸泡347h后，水溶液中Pb²⁺仅为16.5 ppb。

图1 采用高透减反HFDA封装的钙钛矿光伏模组，效率达到了19.16%；在50cm的水下，也得到了PCE=14.65%的PSMs。空气稳定性和水下稳定性得到显著提升。

图2 (a)W/O和with HFDA的PVK薄膜浸入水中不同时间后的降解实物图。(b)W/O和with HFDA的PVK薄膜浸泡不同时间（30 s、300 s、60 min、11 h、53 h、154 h和347 h）后，水中Pb²⁺的浓度。(c)-(d) W/O和with HFDA的PVK薄膜接触角。

图3 (a)在25℃、50%RH条件下，对PSMs（未封装，HFDA封装，EVA封装，HFDA&EVA封装）进行MPPT测试。(b)黑暗条件下（EVA和HFDA&EVA封装）PSMs在水中的稳定性测试。（c）水下，PSMs（EVA和HFDA&EVA封装）的(c)MPPT测试。

李世彬，电子科技大学光电科学与工程学院教授、博士生导师，四川省千人计划特聘专家，科技部重点研发计划首席科学家。在电子科技大学工作以来，主持科技部重点研发计划，主持总装预研，慧眼行动，预研基金，自然面上和青年基金及四川省自然基金创新群体等多项项目。研究方向为基于新型半导体光电材料的光伏器件，光电探测与传感器件及集成电路应用技术。迄今为止，在Advanced Materials, ACS Energy Letters, Nano Energy，Applied Physics Reviews等国际高水平期刊共计发表SCI论文100余篇，其中ESI高被引论文6篇，热点论文1篇。课题组常年招聘钙钛矿光伏组件研发方向博士后、传感器与集成系统方向讲师与副教授。

Qian F, Yuan S, Zhang T, et al. Highly transparent anti-reflection coating enhances the underwater efficiency and stability of perovskite solar modules. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6810-3.