中國粉體網(wǎng)訊  11月1日，中國科學院青島生物能源與過程研究所傳來喜訊：該所利用三元策略構(gòu)建超高拉伸性的高效有機光伏電池,。該工作近期以題為“Overlapping fasten packing enables efficient dual-donor ternary organic solar cells with super stretchability”發(fā)表在國際能源領域知名期刊Energy & Environmental Science上,。論文第一作者為該所博士生王劍曉，通訊作者為該所包西昌研究員,、文樹光副研究員及上海光源的楊春明副研究員。

近年來有機太陽能電池(OSC)以其重量輕,、吸收范圍廣,、制備工藝簡單及無污染等獨特優(yōu)勢被不斷研究,。隨著光伏材料和器件工程的飛速發(fā)展加快了OSC的產(chǎn)業(yè)化進程。然而,，如何有效地提高OSC的穩(wěn)定性是實現(xiàn)實際應用所面臨的重中之重,。與無機太陽能電池不同,，OSC可以應用于柔性和可穿戴電子領域，對活性層提出了更嚴格的要求,。

作為OSC光電轉(zhuǎn)換核心的活性層材料、分子排列和網(wǎng)絡形態(tài)是影響OSC柔性和穩(wěn)定性的重要因素,。一般情況活性層為亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，會隨著時間的推移,，分子會扭曲和蠕動，導致材料之間的分層,，從而影響激子離解和電荷提取。另外,，由于工作環(huán)境或基底的不同，有源層和傳輸層之間的層間作用對器件熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性也尤其重要,。因此,，調(diào)節(jié)活性層中的分子堆積和糾纏、改變活性層的內(nèi)部和表面特性對提高器件機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性具有重要意義,。

為此,該所先進有機功能材料與器件研究組分別利用兩種具有不同側(cè)鏈的聚合物給體(PBB1-Cl和PBB2-Cl)作為第三組分來精細調(diào)節(jié)活性層內(nèi)部及表面特性，以改善有機太陽能電池的性能,。PBB1-Cl和PBB2-Cl的良好平面性顯著增加了分子間排列的重疊區(qū),，特別是PBB1-Cl擁有一維側(cè)鏈可以降低了分子間的空間位阻,，使活性層的分子間緊密堆積和纏結(jié)顯著增強。

研究表明,，加入20wt%的PBB1-Cl后,，基于PM6:PBB1-Cl:Y6-BO-4Cl三元共混膜的斷裂伸長率提高了4.6倍(26.86%)，相應器件的轉(zhuǎn)換效率(PCE)從15.83%提高到17.36%,。有趣的是,，PBB1-Cl基三元共混膜與傳輸層之間較小的表面能γs差有降低層間分離的可能性,。同時，三元共混膜的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度Tg提高,，吸收光譜的溫度敏感性降低，使得活性層的熱穩(wěn)定性得到改善,。最終,，PBB1-Cl基柔性三元OSC的PCE在直徑為10·mm時500次彎曲或100℃退火24小時內(nèi)仍保持在74%以上,。

結(jié)果表明，增強活性層中的分子間重疊緊密堆積優(yōu)化活性層內(nèi)外特性對于改善OSC的光伏性能,、機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性具有重大潛力。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/波德）

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