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江西師范大學/南昌大學陳義旺團隊 Adv. Mater.：聚合物自發(fā)誘導構筑高效柔性準平面異質結有機太陽電池

2023-11-01 來源：高分子科技

柔性有機太陽電池（FOSCs）作為一種有前景的可穿戴電子設備的便攜式電源，引起了研究人員的廣泛關注。然而，柔性有機太陽電池的能量轉化效率（PCE）以及機械穩(wěn)定性不足，嚴重的阻礙了其商業(yè)化進程。順序刮涂工藝對給體和受體（D/A）分別進行涂布，能夠精準調控活性層中D/A的垂直相分布，協(xié)同提升FOSCs的PCE和機械穩(wěn)定性。

近日，陳義旺教授團隊提出聚合物增韌策略，在有機太陽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》為題在國際材料領域的頂級期刊《Advanced Materials》上發(fā)表。江西師范大學為論文第一完成單位，江西師范大學化學化工學院博士生張家友為本文第一作者，南昌大學化學化工學院博士生毛厚東為共同第一作者，江西師范大學高等研究院陳義旺教授、張立福博士以及天津大學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平面異質結（Toughened-PPHJ）有機太陽電池。令人驚訝的是，Toughened-PPHJ型薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的抗拉伸性能，其斷裂起始應變（COS）為11%，是本體異質結型（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，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18.16%，高于傳統(tǒng)BHJ型器件（16.99%）。對薄膜彎曲過程中的應力分布進行有限元模擬，結果表明Toughened-PPHJ型薄膜能夠更好的釋放殘余應力。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。