新策略可提升柔性有机太阳能电池效率和机械稳定性

央广网北京4月30日消息近日，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  

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，积极推动大规模商业化。