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新策略可提升柔性有机太阳能电池效率和机械稳定性

   2022-05-17 宁波市科技局
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核心提示:近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所葛子义研究员团队,通过三元策略引入长链的聚合物第三组分,形成

近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所葛子义研究员团队,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。

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。

(来源:宁波市科技局)


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