有機太陽能電池(Organic solar cells, OSCs)近年來發(fā)展迅速，但柔性光伏器件的效率遠低于剛性器件的效率水平，尤其是對可延展性柔性OSCs的研究滯后。
中科院寧波材料技術與工程研究所有機光電材料與器件團隊，在研究員葛子義帶領下通過三元策略在聚合物給體(PM6):小分子受體(BTP-eC9)體系引入聚合物受體(PY-IT)作為第三組分，形成纏繞結(jié)構形態(tài)，有效提高了其斷裂拉伸應變，實現(xiàn)了高延展性活性層薄膜的制備。同時，固化的薄膜形態(tài)也提高了器件的熱儲存穩(wěn)定性。
相關成果以《通過聚合物客體形成的糾纏結(jié)構形態(tài)，耐彎折柔性有機太陽能電池的效率超過16.5%》為題，日前發(fā)表在《細胞》姊妹刊《物質(zhì)》上。
OSCs因其成本低、質(zhì)量輕和可柔性化等諸多優(yōu)點，在柔性和便攜式設備中具有廣泛的應用前景，受到越來越多的重視。特別是柔性OSCs可作為可穿戴電子體系(電子紡織品和合成皮膚等)的供電系統(tǒng)成為了研究人員關注的熱點。隨著新型可穿戴電子體系在生命體征監(jiān)控、人機交互等領域迅猛發(fā)展，可延展性、高彈性特點成為其中蓬勃興起的熱點方向。
在此研究中，科研人員通過三元策略引入聚合物受體第三組分，通過優(yōu)化摻雜比例以及活性層厚度等，使得活性層形成了穩(wěn)定有序的互傳網(wǎng)絡結(jié)構，具有利于激子分離和電子傳輸?shù)姆€(wěn)定通道。
此外，三元策略協(xié)同發(fā)揮了聚合物長鏈優(yōu)勢和小分子強結(jié)晶特性，克服了小分子基活性層體系的脆性特性。在優(yōu)化的三元薄膜中沿鏈長分布式的負載應力可以很好的消散外部應變能，使得三元活性層薄膜在機械外力下展現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性。
固化的薄膜形態(tài)也有效抑制了小分子受體的擴散和結(jié)晶。基于銀網(wǎng)格/塑料襯底柔性電極，獲得了效率突破16.5%的柔性電池，且具有較好的力學性能，在1000次連續(xù)循環(huán)彎曲后仍能夠保持初始效率的97.5%。
文章第一作者、寧波材料所博士研究生宋偉告訴《中國科學報》，關于柔性電池機械力學性和光伏性能的研究成果，是該團隊在前期高效率柔性有機太陽能電池研究的基礎上積累而得。其對于柔性有機太陽能電池領域的研究具有很強的創(chuàng)新性和推動性，也為以后的印刷等方式大面積柔性制備提供了一定的技術支撐，積極推動有機太陽能電池大規(guī)模商業(yè)化。
對此成果，《物質(zhì)》審稿人認為，對有機太陽能電池領域尤其是柔性器件的研究人員來說是有價值的研究。(作者：張楠)
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