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  蘇州大學(xué)李永舫院士團(tuán)隊(duì)的李耀文教授等人利用銀納米線對(duì)導(dǎo)電聚合物的組分進(jìn)行調(diào)控，并與銀網(wǎng)格柔性基底復(fù)合制備了低面電阻、高透過率的新型柔性復(fù)合電極，基于此電極的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池效率超過12%。

  有機(jī)太陽(yáng)能電池(OSCs)活性層材料的可彎曲特性使其在柔性太陽(yáng)能電池領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。然而，商業(yè)化的銦錫氧化物（ITO）柔性電極由于易脆性、面電阻高、透過率低等缺點(diǎn)限制了其在柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。為了解決這一問題，發(fā)展具有優(yōu)良機(jī)械彎曲性、低面電阻、高透過率的新型柔性透明電極顯得尤為重要。

  基于銀納米線（AgNWs）的導(dǎo)電薄膜不僅具有優(yōu)良的機(jī)械性能，而且其光學(xué)和電學(xué)性能優(yōu)異，成為極具應(yīng)用前景的柔性透明電極材料。但是，粗糙度大、附著力弱，形貌不穩(wěn)定等缺點(diǎn)依然限制了其在高性能柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。盡管通過在AgNWs薄膜上覆蓋導(dǎo)電聚合物薄膜，例如PEDOT:PSS，可以解決上述問題，但是PEDOT:PSS需要在較大厚度的情況下才能保證高的電導(dǎo)率，從而導(dǎo)致柔性電極的光學(xué)透過率大幅度下降。

  最近，蘇州大學(xué)李耀文等人采用高導(dǎo)電性、高規(guī)整度的AgNWs，通過摻雜的方式有效調(diào)控了PEDOT:PSS（PH1000）薄膜的透過率和導(dǎo)電性，并以此作為PET/Ag-mesh的導(dǎo)電薄膜構(gòu)筑了PET/Ag-mesh/PH1000:AgNWs新型復(fù)合柔性透明電極。

  研究發(fā)現(xiàn)，AgNWs的摻入為PH1000提供了額外的電荷傳輸通道，在PH1000較低膜厚的情況下仍然可以獲得高的電導(dǎo)率。最終，PET/Ag-mesh/PH1000:AgNWs柔性復(fù)合電極在可見光范圍內(nèi)的平均透過率得到了顯著提升，最高透過率達(dá)到了86%，面電阻降低到了6Ω/sq。不僅如此，PH1000:AgNWs導(dǎo)電薄膜與PET/Ag-mesh基底之間也表現(xiàn)出了良好的貼合性和熱穩(wěn)定性，以上特點(diǎn)有助于制備高性能柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池。

圖1（a）導(dǎo)電薄膜的電導(dǎo)率隨AgNWs摻雜比例變化圖；（b）復(fù)合電極面電阻隨AgNWs摻雜比例變化圖；（c）不同復(fù)合電極的透過率以及活性層的紫外可見吸收光譜圖；（d）不同復(fù)合導(dǎo)電薄膜的紫外可見吸收光譜圖。

  以PBDB-T-2F（給體）和IT-4F（受體）作為活性層，基于PET/Ag-mesh/PH1000:AgNWs復(fù)合電極制備的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池效率達(dá)到了12.07%（Voc = 0.826 V, Jsc = 20.90 mA cm?2, FF = 0.70），并表現(xiàn)出了與基于玻璃基底（glass/ITO）制備的電池相當(dāng)?shù)男剩?2.94%）。這也是目前報(bào)道的非ITO柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池的最高效率。

  近日，該成果以“Breaking 12% efficiency in flexible organic solar cells by using a composite electrode”為題，在線發(fā)表于Science China Chemistry (DOI: 10.1007/s11426-018-9430-8)。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11426-018-9430-8