伴随物联网兴起的分散式电子设备，导致传统集中式能源供应与分布式能源需求之间产生系统性不兼容。这种技术范式转变迫切需要开发自适应能量采集装置，以实现无处不在的电子节点自主运行。利用多种转换机制的能量采集器——包括摩擦电效应、光伏效应、热电效应、热释电效应及压电效应——可凭借各自优势为微电子设备提供可再生能源。其中基于钙钛矿的摩擦纳米发电机（P-TENG）尤为引人注目，因其兼具光能与机械能协同采集能力、柔性特性及简易制备工艺。

近年来，P-TENG领域涌现大量研究成果。例如王氏团队采用CsPbBr₃作为P-TENG的摩擦电层，系统探究了碱金属离子掺杂（Na⁺, K⁺, Li⁺, Rb⁺）[13]与卤素掺杂（Cl⁻）对材料摩擦电充电亲和力及极性的影响。苏氏团队利用钙钛矿材料的光敏特性，制备出基于MAPbI₃的自供电光探测器，其具有优异响应度、快速响应时间及宽广检测范围，为设计高性能自供电光探测器开辟了新路径[15]。随后，罗氏团队与王氏团队相继报道了由全无机钙钛矿（BiOI、CsBi₃I₁₀、Cs₃Sb₂Cl₃I₆）构成的系列光增强型P-TENGs，通过优化耦合效应与提升表面电荷密度实现性能提升。

综上所述，既往P-TENGs研究主要聚焦介电工程与单向光电流增益，却低估了器件工作稳定性。多晶钙钛矿薄膜固有大量晶界，易形成环境湿气与氧气渗透通道及离子迁移路径。此外，当钙钛矿薄膜承受多次机械弯曲/冲击应力时，沿晶界会产生并扩散裂纹。这些缺陷共同导致载流子传输效率下降和器件稳定性恶化。因此，调控钙钛矿晶界以抑制裂纹、缺陷及离子迁移通道等不良状态，对制造具有强韧稳定性的柔性P-TENG至关重要。

晶界调控策略在提升钙钛矿薄膜质量方面取得显著进展，尤其在太阳能电池和发光二极管领域。研究系统开发了能与配位不足的Pb²⁺离子形成路易斯加合物（Lewis adducts）的化学钝化添加剂，有效增大了钙钛矿晶粒尺寸并降低了薄膜缺陷密度。此外，低维钙钛矿掺杂已成为关键策略。该方法兼具多重功能特性：可缓解残余拉应力、抑制离子迁移并调控晶体取向。聚合物添加剂工程作为工业可行方案，正成为研究前沿。通过将含S、N或O功能基团的聚合物引入钙钛矿前驱体溶液，构建三维交联网络，显著提升薄膜的耐热性、防潮性和光稳定性。基于材料特性、应用需求及制备简易性，聚合物介导的晶界调控策略被公认为P-TENG的首选方案。然而，聚合物调控钙钛矿晶界对P-TENG性能的影响研究仍存在显著局限，该器件在自供电光电传感领域的实际应用探索相对匮乏。

浙江大学张启龙等人引入经空气处理的FAMAPbI₃作为正摩擦电层，并首次提出聚砜（PSU）可辅助形成高质量钙钛矿薄膜。PSU可附着于钙钛矿晶界，作为多功能改性剂优化能级对齐、提升介电常数并钝化薄膜缺陷。实验结果表明，目标P-TENGs通过光电与摩擦电耦合效应实现20.0 μA输出电流与285 V输出电压。作为自供电光探测器，其平均光响应值达14.26 μA/W和119.67 V/W。此外，PSU能赋予脆弱的钙钛矿晶界热稳定性、防水性和韧性。因此，在宽范围湿度条件（30-60% RH）、85°C加速老化、2000次弯曲循环及10000次机械冲击循环下，器件整体稳定性显著提升，输出性能保持在初始值的90%以上。此外，本研究构建了可穿戴自供电光电探测器用于无线控制，该探测器能根据光照强度调节智能窗状态。这项工作展示了一种实现柔性P-TENGs高性能与强韧稳定性兼备的简易方法，有望在协同能量采集器及电子设备的自供电无线控制领域大放异彩。

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Huang Lin, Zhaoyue Xia, Heng Yao, Yadong Jia, Jing Wang, Hui Yang, Qilong Zhang, Robustly stable perovskite-based triboelectric nanogenerators via grain-boundary manipulation for light-assisted energy harvesting and wireless control of smart windows,

Nano Energy,

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111355

来源：光电未来