柔性有机太阳电池(FOSCs)作为一种有前景的可穿戴电子设备的便携式电源,引起了研究人员的广泛关注。然而,柔性有机太阳电池的能量转化效率(PCE)以及机械稳定性不足,严重的阻碍了其商业化进程。顺序刮涂工艺对给体和受体(D/A)分别进行涂布,能够精准调控活性层中D/A的垂直相分布,协同提升FOSCs的PCE和机械稳定性。
近日,陈义旺教授团队提出聚合物增韧策略,在有机太阳电池的柔性印刷制备方面取得了创新性成果。该论文中,使用聚合物给体(PM6)作为增韧剂加入到上层受体(BTP-eC9)溶液中,采用顺序刮涂工艺制备增韧型准平面异质结(Toughened-PPHJ)有机太阳电池。令人惊讶的是,Toughened-PPHJ型薄膜表现出优异的抗拉伸性能,其断裂起始应变(COS)为11%,是本体异质结型(BHJ)薄膜的两倍(5.5%),该值为聚合物/小分子体系中的最高值之一。同时,Toughened-PPHJ型器件的短路电流密度(JSC)和填充因子(FF)均有较大提升,优化后的PCE高达18.16%,高于传统BHJ型器件(16.99%)。对薄膜弯曲过程中的应力分布进行有限元模拟,结果表明Toughened-PPHJ型薄膜能够更好的释放残余应力。最后,在1000次弯折循环后,基于Toughened-PPHJ型的1 cm2的FOSCs保留了92%以上的原始PCE。

(三审三校:朱子欣,蒋平,廖勋凡)