全聚合物太陽能電池研究獲進展
近年來，全聚合物太陽能電池引起獨特的優勢吸引了越來越多研究者的關注。
近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員包西昌帶領著先進有機功能材料與器件研究組，有效地提高了亞晶相的分子間作用強度和有序性，使全聚合物太陽能電池的光伏性能和機械穩定性都大大提高。相關成果發表在國際能源領域期刊《能源與環境科學》上。
據了解，全聚合物太陽能電池具有良好的透明性、溶液加工性和出色的機械靈活性等優點。但是，聚合物存在長共軛分子骨架和大分子量使得微觀形態難以調控，限制了全聚合物太陽能電池的短路電流密度和填充因子。此外，作為評估應用前景的關鍵，柔性器件的應力應變特性與機械穩定性之間沒有明確統一的評價標準，不僅制約了光伏器件性能與機械穩定性的發展，也混淆了未來的研究方向。
為打破這些限制，該研究組設計了具有苯基烷基側鏈的小分子作為固體添加劑，在特征側鏈的輔助下，與聚合物受體產生多重非共價相互作用。有效地提高了亞晶相的分子間作用強度和有序性，使全聚合物太陽能電池的光伏性能和機械穩定性都大大提高。其中，尤其添加劑苯基烷基的苯基與受體端基之間形成了新的非共價鍵。
值得注意的是，研究組通過獨立誘導分子堆疊和垂直相分離，偽平面異質結的全聚合物太陽能電池實現了19.01%的效率和近80%的填充因子，是當前全聚合物太陽能電池的最高值之一。同時，通過系統研究斷裂伸長率、韌性、彈性變形、彈性模量和屈服強度等各種變量在應力應變下的變化，揭示出活性層的彈性形變比傳統斷裂伸長率和彈性模量能更真實地反映器件的相分離自修復能力和彎曲穩定性。
這一發現為開發具有優異性能和機械靈活性的先進全聚合物太陽能電池提供了重要研究思路。
論文相關信息：https://doi.org/10.1039/D4EE01117A
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