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江西師范大學(xué)/南昌大學(xué)陳義旺團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.：聚合物自發(fā)誘導(dǎo)構(gòu)筑高效柔性準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)電池

2023-11-01 來(lái)源：高分子科技

關(guān)鍵詞：聚合物增韌有機(jī)太陽(yáng)能電池柔性印刷自發(fā)誘導(dǎo) 準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)

柔性有機(jī)太陽(yáng)電池（FOSCs）作為一種有前景的可穿戴電子設(shè)備的便攜式電源，引起了研究人員的廣泛關(guān)注。然而，柔性有機(jī)太陽(yáng)電池的能量轉(zhuǎn)化效率（PCE）以及機(jī)械穩(wěn)定性不足，嚴(yán)重的阻礙了其商業(yè)化進(jìn)程。順序刮涂工藝對(duì)給體和受體（D/A）分別進(jìn)行涂布，能夠精準(zhǔn)調(diào)控活性層中D/A的垂直相分布，協(xié)同提升FOSCs的PCE和機(jī)械穩(wěn)定性。

近日，陳義旺教授團(tuán)隊(duì)提出聚合物增韌策略，在有機(jī)太陽(yáng)電池的柔性印刷制備方面取得了創(chuàng)新性成果。該工作以《Polymer-entangled spontaneous pseudo planar heterojunction for constructing efficient flexible organic solar cells》為題在國(guó)際材料領(lǐng)域的頂級(jí)期刊《Advanced Materials》上發(fā)表。江西師范大學(xué)為論文第一完成單位，江西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院博士生張家友為本文第一作者，南昌大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院博士生毛厚東為共同第一作者，江西師范大學(xué)高等研究院陳義旺教授、張立福博士以及天津大學(xué)葉龍教授為本論文共同通訊作者。

該論文中，使用聚合物給體（PM6）作為增韌劑加入到上層受體（BTP-eC9）溶液中，采用順序刮涂工藝制備增韌型準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)（Toughened-PPHJ）有機(jī)太陽(yáng)電池。令人驚訝的是，Toughened-PPHJ型薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的抗拉伸性能，其斷裂起始應(yīng)變（COS）為11%，是本體異質(zhì)結(jié)型（BHJ）薄膜的兩倍（5.5%），該值為聚合物/小分子體系中的最高值之一。同時(shí)，Toughened-PPHJ型器件的短路電流密度（J_SC）和填充因子（FF）均有較大提升，優(yōu)化后的PCE高達(dá)18.16%，高于傳統(tǒng)BHJ型器件（16.99%）。對(duì)薄膜彎曲過(guò)程中的應(yīng)力分布進(jìn)行有限元模擬，結(jié)果表明Toughened-PPHJ型薄膜能夠更好的釋放殘余應(yīng)力。最后，在1000次彎折循環(huán)后，基于Toughened-PPHJ型的1 cm²的FOSCs保留了92%以上的原始PCE。