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Angew. Chem. :柔性有机太阳能电池效率突破18%

柔性有机太阳能电池(Organic solar cells)具有成本低、质量轻和可柔性化等优点,可作为穿戴电子体系的供电系统,受到越来越多的重视,因而成为国内外学者的研究热点。得益于新材料迅速发展以及器件结构和工艺优化等,刚性有机太阳能电池的效率已经突破19%,但柔性光伏器件的效率远低于刚性器件的效率,仍维持在16-17%的效率水平,尤其是对具有高机械稳定性的柔性有机太阳能电池的研究严重滞后。



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近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员葛子义团队在前期高效率柔性有机太阳能电池研究的基础上(Adv. Mater., 2023, DIO: 10.1002/adma.202305562; Energy Environ. Sci., 2023 16 3119; Matter, 2022, 5 1877; Joule, 2021, 5 2395; Adv. Energy Mater., 2020, 10, 2000136; Adv. Mater., 2019, 31, 1902210; Adv. Mater., 2018, 30, 1800075),设计合成以共轭链段桥接稠环Y型核的二聚体受体材料,通过多组分策略将二聚体(DOY-TVT)引入D18:N3体系,调控三元共混膜的光谱吸收和形貌,形成更好的互穿网络形态,具有利于激子分离和电子传输的稳定通道。此外,因为二聚体的引入降低了体系的非辐射能量损失,制备的刚性原型器件获得19.2%的效率。进一步制备了反型结构的原型器件来研究热储存稳定性,85℃热储存865 h后,仍可保持初始效率的89%。更重要的是稳定的薄膜形态也有效抑制了小分子受体的扩散和结晶,降低活性层薄膜的刚性和脆性,有效的提高了活性层的延展性(三元共混膜断裂拉伸应变>11%)。基于Ag NWs/PET柔性透明电极制备的柔性器件效率超过18%,是目前公开报道的单结柔性有机太阳能电池的最高效率之一。在3000次连续循环弯曲后仍能保持初始效率97%,三元柔性器件展现出了极好的机械稳定性。

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文信息

Ultra Robust and Highly Efficient Flexible Organic Solar Cells with Over 18 % Efficiency Realized by Incorporating a Linker Dimerized Acceptor

Wei Song, Qinrui Ye, Shuncheng Yang, Lin Xie, Yuanyuan Meng, Zhenyu Chen, Qun Gu, Daobin Yang, Jingyu Shi, Prof. Ziyi Ge

中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员葛子义为本文通讯作者,特聘青年研究员宋伟和博士生叶勤睿为本文共同一作。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202310034




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