近日，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員葛子義團(tuán)隊(duì)，通過三元策略引入長(zhǎng)鏈的聚合物第三組分，形成纏繞結(jié)構(gòu)形態(tài)，顯著提高了活性層在機(jī)械彎曲和拉伸方面的性能。固化的活性層形態(tài)同時(shí)也抑制了分子在熱誘導(dǎo)下的擴(kuò)散和結(jié)晶，三元器件展現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。相關(guān)研究成果發(fā)表在Matter上。

有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)圖 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所供圖 央廣網(wǎng)發(fā)

柔性有機(jī)太陽能電池具有成本低、質(zhì)量輕和可柔性化等優(yōu)點(diǎn)，可作為可穿戴電子體系的供電系統(tǒng)，因而成為研究熱點(diǎn)。盡管發(fā)展迅速，但柔性器件的效率維持15%-17%，與之相對(duì)，剛性有機(jī)太陽能電池已突破19%。此外，對(duì)柔性有機(jī)太陽能電池延展性的研究嚴(yán)重滯后。

研究中，科研人員通過三元策略引入第三組分材料，優(yōu)化摻雜比例以及活性層厚度等構(gòu)筑穩(wěn)定有序的互傳網(wǎng)絡(luò)形貌，形成有利于激子分離和電子傳輸?shù)姆€(wěn)定通道，顯著提高了有機(jī)太陽能器件的效率。三元策略協(xié)同發(fā)揮聚合物長(zhǎng)鏈優(yōu)勢(shì)和小分子強(qiáng)結(jié)晶特性，克服了小分子基活性層體系脆性的特性。三元混合膜中沿鏈長(zhǎng)分布式的負(fù)載應(yīng)力易于消散應(yīng)變能，使得活性層薄膜展現(xiàn)出高的延展性。基于銀網(wǎng)格/塑料襯底柔性電極制備的三元電池效率達(dá)到16.52%，且具有較好的機(jī)械穩(wěn)定性，在1000次連續(xù)循環(huán)彎曲后仍能夠保持初始能量轉(zhuǎn)換效率的97.5%。

接下來，科研人員計(jì)劃通過印刷等方式實(shí)現(xiàn)大面積制備，突破商業(yè)大面積制備的關(guān)鍵技術(shù)，積極推動(dòng)有機(jī)太陽能電池大規(guī)模商業(yè)化。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.03.012

標(biāo)簽： 相關(guān)研究