【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】新能源材料與相關(guān)技術(shù)的研發(fā)為應(yīng)對(duì)氣候變化和能源危機(jī)提供了多元化的解決方案。其中，有機(jī)光伏電池因其成本低、質(zhì)量輕和可柔性化等諸多優(yōu)點(diǎn)，在可穿戴、便攜式設(shè)備等應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。過去的十年來，科研人員通過開發(fā)新型光伏材料、界面層材料以及優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)等策略使得有機(jī)光伏電池在光電轉(zhuǎn)換效率、機(jī)械穩(wěn)定性以及大面積制備等方面取得了長足進(jìn)步。目前單結(jié)剛性器件的效率已經(jīng)超過20%，但可拉伸柔性器件的性能相對(duì)滯后(圖1)，因此，如何同步實(shí)現(xiàn)高效率和優(yōu)異的力學(xué)拉伸性能目前仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
 

　　中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所有機(jī)光電材料與器件團(tuán)隊(duì)葛子義研究員長期致力于高效柔性有機(jī)太陽能電池材料與器件方面的研究(Adv. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adma.202406690; Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202407040; Adv. Mater., 2023, 35, 2305562; Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202310034; Energy Environ. Sci., 2023, 16, 3119; Nano Energy, 2023, 116, 108805; Matter 2022, 5, 1877; Joule, 5, 2021, 2395)。近日，該團(tuán)隊(duì)受邀在國際知名期刊Advanced Materials上發(fā)表題為“Advances in Stretchable Organic Photovoltaics: Flexible Transparent Electrodes and Deformable Active Layer Design”的綜述文章(Adv. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adma.202311170)，系統(tǒng)總結(jié)了可拉伸有機(jī)太陽能電池的最新研究進(jìn)展，包括柔性透明電極、有機(jī)光伏材料和幾類拉伸器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與開發(fā)。
 

　　文中，作者總結(jié)了兩類拉伸有機(jī)光伏電池(結(jié)構(gòu)拉伸和本征拉伸)的結(jié)構(gòu)特征和前沿進(jìn)展。對(duì)于結(jié)構(gòu)拉伸的超薄器件而言，當(dāng)超薄柔性器件(<10 μm)被轉(zhuǎn)移到預(yù)先拉伸的彈性襯底上時(shí)，應(yīng)變釋放后超薄器件通過形成褶皺結(jié)構(gòu)適應(yīng)彈性襯底的形變。此外，還有一種簡單的策略將纖維狀有機(jī)光伏電池設(shè)置成彈簧狀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)拉伸。對(duì)于本征可拉伸有機(jī)光伏電池而言，其所有組成層均可拉伸，且相鄰層之間緊密結(jié)合，因此在機(jī)械柔性方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。本文還總結(jié)了最新柔性透明電極的研究進(jìn)展，著重探討了協(xié)同增強(qiáng)導(dǎo)電性和機(jī)械柔韌性所采用的多種方法和策略，解構(gòu)了高效高延展性光伏材料的內(nèi)在規(guī)律，強(qiáng)調(diào)了同時(shí)提升有機(jī)光伏電池光伏性能和機(jī)械柔韌性的先進(jìn)策略，包括材料設(shè)計(jì)、多組分策略和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
 

　　寧波材料所宋偉特聘青年研究員為論文第一作者/通訊作者，葛子義研究員為論文通訊作者。上述工作得到了國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目(21925506)和國家自然科學(xué)基金(22309196)等項(xiàng)目的資助。
 

圖1 柔性和可拉伸有機(jī)光伏電池最新進(jìn)展
 

圖2 三類可拉伸有機(jī)光伏電池