來源：【中國科學(xué)院】
隨著柔性電子的快速發(fā)展，可穿戴電子設(shè)備逐漸走進(jìn)日常生活，為日常健康監(jiān)測、通訊以及娛樂帶來便利。柔性有機(jī)太陽能電池具有柔性、輕質(zhì)、可圖案化及室內(nèi)光下能量轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn)，用于柔性可穿戴電子設(shè)備可減輕供能設(shè)備的重量，延長可穿戴電子設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。用于可穿戴電子的柔性太陽能電池需要在機(jī)械拉伸以及彎曲條件下保持優(yōu)異的電池性能，但柔性有機(jī)太陽能電池機(jī)械穩(wěn)定性無法滿足可穿戴電子中的應(yīng)用需求，彎曲過程中太陽能電池性能衰減的關(guān)鍵因素尚不清楚。
中國科學(xué)院蘇州納米所創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室研究員馬昌期團(tuán)隊(duì)前期開發(fā)了大面積透明導(dǎo)電電極制備（Adv. Funct. Mater.2021, 31, 20007276）以及非晶金屬氧化物界面修飾技術(shù)（J. Mater. Chem. A2021, 9, 16889-1697;Adv. Mater, 2022, 34, 2110276），獲得了高效柔性有機(jī)太陽能電池。近期，該研究團(tuán)隊(duì)與研究員張珽團(tuán)隊(duì)等合作，對柔性有機(jī)太陽能電池彎曲過程中性能降解的機(jī)理及耐久性提升方案開展了系統(tǒng)研究。
研究揭示了器件彎曲過程中性能衰減的原因主要是MoO3空穴傳輸層與有機(jī)光活性層之間弱的界面粘附力而導(dǎo)致MoO3層的破壞。為了解決該問題，研究人員在有機(jī)活性層與MoO3空穴傳輸層界面處引入熱塑性彈性體SEBS。通過薄膜力學(xué)性能測試以及應(yīng)力場分布的模擬，推斷彈性體材料在界面處起到了降低彈性模量，降低頂電極承受的應(yīng)力，以及提升界面結(jié)合力的作用（圖1）?；趶椥泽w界面修飾的柔性大面積有機(jī)太陽能電池獲得了16.15%的高效率，并且在5mm半徑條件下彎曲10000次后，器件效率保持初始值的90%以上（基底厚度125μm）。相關(guān)研究成果是目前柔性有機(jī)太陽能電池彎曲穩(wěn)定最佳性能之一（圖2），說明該方法在提高柔性太陽能電池機(jī)械耐久性方面具有重要應(yīng)用前景。
相關(guān)研究成果以Thermoplastic Elastomer Enhanced Interface Adhesion and Bending Durability for Flexible Organic Solar Cells為題，發(fā)表在npj Flexible Electronics上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項(xiàng)目、蘇州納米所納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站等的支持。
論文鏈接
圖1.SEBS界面粘結(jié)層對界面粘附力及彈性模量的影響
圖2.SEBS作為界面粘結(jié)層的柔性太陽能電池性能以及的彎曲穩(wěn)定性
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