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寧波材料所柔性有機太陽能電池研究獲進展

2022-05-05 09:19:36來源：寧波材料所 閱讀量：98 評論

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導(dǎo)讀：有機太陽能電池(Organic solar cells，OSCs)因成本低、質(zhì)量輕和可柔性化等優(yōu)點，在柔性和便攜式設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用前景，受到越來越多的重視。

　　有機太陽能電池(Organic solar cells，OSCs)因成本低、質(zhì)量輕和可柔性化等優(yōu)點，在柔性和便攜式設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用前景，受到越來越多的重視。特別是柔性O(shè)SCs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)而成為研究熱點。
 
　　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(lǐng)域的發(fā)展，可延展性、高彈性特點成為蓬勃興起的熱點方向。近年來，OSCs發(fā)展迅速，但柔性光伏器件的效率低于剛性器件的效率水平，尤其是關(guān)于可延展性柔性O(shè)SCs的研究嚴重滯后。
 
　　近日，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員有機光電材料與器件團隊在研究員葛子義的帶領(lǐng)下，在前期高效率柔性有機太陽能電池研究的基礎(chǔ)上(Joule, 2021, 5, 2395；Energy Environ. Sci., 2022, 15, 1563；Adv. Mater., 2019, 31, 1902210；Adv. Mater., 2018, 30, 1703005)，利用三元策略在PM6:BTP-eC9體系中引入聚合物受體(PY-IT)作為第三組分，形成纏繞結(jié)構(gòu)形態(tài)，有效提高了其斷裂拉伸應(yīng)變，實現(xiàn)了高延展性活性層薄膜的制備。此外，固化的薄膜形態(tài)也提高了器件的熱儲存穩(wěn)定性。
 
　　本研究中，科研人員運用三元策略引入能級匹配和光譜互補的聚合物PY-IT客體，有效構(gòu)筑了纏繞結(jié)構(gòu)形態(tài)的PM6:BTP-eC9:PY-IT活性層，協(xié)同發(fā)揮了聚合物的長鏈優(yōu)勢和分子之間的緊密結(jié)合，克服了小分子脆性特性。三元混合膜中沿鏈長分布式的負載應(yīng)力易于消散應(yīng)變能，提高了薄膜延展性。隨著客體PY-IT摻雜比例的增大，活性層薄膜的斷裂拉伸應(yīng)變明顯提高。此外，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?；贏g grids/PET柔性電極制備的三元電池效率達16.52%，具有較好的機械穩(wěn)定性，在1000次連續(xù)循環(huán)彎曲(彎曲半徑r=2mm)后仍可保持初始能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)的97.5%。
 
　　相關(guān)研究成果以Entangled structure morphology by polymer guest enabling mechanically robust organic solar cells with efficiencies of over 16.5%為題，發(fā)表在Matter上。研究工作得到國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金、寧波市“科技創(chuàng)新2025”重大專項、中科院前沿科學(xué)研究重點計劃、寧波市自然科學(xué)基金的支持。
 

 

　　三元柔性O(shè)SCs的J-V曲線和活性層薄膜拉伸斷裂機制示意圖
 
　　原標題：寧波材料所柔性有機太陽能電池研究獲進展
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