新策略可提升柔性有机太阳能电池效率和机械稳定性

近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员葛子义团队，通过三元策略引入长链的聚合物第三组分，形成缠绕结构形态，显著提高了活性层在机械弯曲和拉伸方面的性能。固化的活性层形态同时也抑制了分子在热诱导下的扩散和结晶，三元器件展现出优异的热稳定性。相关研究成果发表在Matter上。

有机太阳能电池结构图 中国科学院宁波材料技术与工程研究所供图 央广网发

柔性有机太阳能电池具有成本低、质量轻和可柔性化等优点，可作为可穿戴电子体系的供电系统，因而成为研究热点。尽管发展迅速，但柔性器件的效率维持15%-17%，与之相对，刚性有机太阳能电池已突破19%。此外，对柔性有机太阳能电池延展性的研究严重滞后。

研究中，科研人员通过三元策略引入第三组分材料，优化掺杂比例以及活性层厚度等构筑稳定有序的互传网络形貌，形成有利于激子分离和电子传输的稳定通道，显著提高了有机太阳能器件的效率。三元策略协同发挥聚合物长链优势和小分子强结晶特性，克服了小分子基活性层体系脆性的特性。三元混合膜中沿链长分布式的负载应力易于消散应变能，使得活性层薄膜展现出高的延展性。基于银网格/塑料衬底柔性电极制备的三元电池效率达到16.52%，且具有较好的机械稳定性，在1000次连续循环弯曲后仍能够保持初始能量转换效率的97.5%。

接下来，科研人员计划通过印刷等方式实现大面积制备，突破商业大面积制备的关键技术，积极推动有机太阳能电池大规模商业化。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.03.012

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