"

im体育电竞

"

苏州纳米所创新实验室骆群等开发出热塑性弹性体界面修饰提高柔性有机太阳能电池弯曲稳定性新方法

  随着柔性电子的快速发展,可穿戴电子设备逐渐走进我们的生活,为日常健康监测、通讯以及娱乐带来便利。柔性有机太阳能电池具有柔性、轻质、可图案化及室内光下能量转换效率高的优点,用于柔性可穿戴电子设备,可减轻供能设备的重量,延长可穿戴电子设备的续航时间。用于可穿戴电子的柔性太阳能电池需要在机械拉伸以及弯曲条件下保持优异的电池性能,但柔性有机太阳能电池机械稳定性还不能真正满足可穿戴电子中的应用需求,弯曲过程中太阳能电池性能衰减的关键因素还并不清楚。 

  中科院苏州纳米所创新实验室马昌期研究员团队前期开发了大面积透明导电电极制备(Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 20007276)以及非晶金属氧化物界面修饰技术(J. Mater. Chem. A 2021, 9, 16889-1697; Adv. Mater, 2022, 34, 2110276,获得了高效柔性有机太阳能电池。近期,该研究团队与张珽研究员团队密切合作,就导致柔性有机太阳能电池弯曲过程中性能降解的机理及耐久性提升方案开展了系统研究。 

  项目团队揭示了器件弯曲过程中性能衰减的原因主要是由于MoO3空穴传输层与有机光活性层之间弱的界面粘附力而导致的MoO3层的破坏。为了解决该问题,研究人员在有机活性层与MoO3空穴传输层界面处引入热塑性弹性体SEBS。通过薄膜力学性能测试以及应力场分布的模拟,推断弹性体材料在界面处起到了降低弹性模量,降低顶电极承受的应力,以及提升界面结合力的作用(图1)。基于弹性体界面修饰的柔性大面积有机太阳能电池获得了16.15%的高效率,且在5mm半径条件下弯曲10000次后,器件效率保持初始值的90%以上(基底厚度125μm)。该结果是目前柔性有机太阳能电池弯曲稳定最佳性能之一(图2),说明该方法在提高柔性太阳能电池机械耐久性方面具有重要应用前景。 

  1 SEBS界面粘结层对界面粘附力及弹性模量的影响 

  2 SEBS作为界面粘结层的柔性太阳能电池性能以及的弯曲稳定性  

  相关工作以Thermoplastic Elastomer Enhanced Interface Adhesion and Bending Durability for Flexible Organic Solar Cells为题发表在npj Flexible Electronics上。中科院苏州纳米所硕士生徐子涵为论文的第一作者,骆群项目研究员(中科院青促会会员)、张珽研究员、马昌期研究员为该论文的共同通讯作者,白元元博士在力学模拟方面给予了帮助。该工作得到了国家自然科学基金、中科院青促会项目,CAS-CSIRO合作项目以及苏州纳米所纳米真空互联实验站的支持。 

  论文链接 


附件下载:

im体育电竞