有機(jī)光伏電池具有質(zhì)輕、柔性、可溶液加工等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于可穿戴、便攜式充電和光伏建筑一體化等領(lǐng)域，是一項(xiàng)具有廣闊應(yīng)用前景的新能源技術(shù)。隨著有機(jī)光伏材料和器件工藝的快速發(fā)展，電池效率已超過19%。但由于面臨大面積印刷制備及機(jī)械穩(wěn)定性問題等諸多新挑戰(zhàn)，嚴(yán)重制約了柔性有機(jī)光伏電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
近期，青島能源所包西昌研究員帶領(lǐng)的先進(jìn)有機(jī)功能材料與器件研究組提出利用三元策略協(xié)同功能性固體添加劑優(yōu)化活性層的新策略，構(gòu)建高效機(jī)械穩(wěn)定的柔性厚膜有機(jī)光伏電池。在前期研究基礎(chǔ)上（Energy Environ. Sci., 2021, 14, 5968-5978），設(shè)計(jì)合成了具有相似結(jié)構(gòu)的聚合物給體PBB1-F作為第三組分，引入到經(jīng)典材料體系（PM6:Y6-BO-4Cl和PM6:BTP-eC9）中，高效優(yōu)化光子捕獲和分子堆積。并協(xié)同利用強(qiáng)粘附性的聚芳醚固體添加劑提高了活性層的介電常數(shù)和機(jī)械穩(wěn)定性。使基于PM6:PBB1-F:Y6-BO-4Cl和PM6:PBB1-F:BTP-eC9的三元?jiǎng)傂员∧て骷謩e實(shí)現(xiàn)了17.91%和18.51%的效率?？蒲腥藛T進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，由于更快的電荷提取和較低的電荷復(fù)合，顯著改善了活性層的厚度敏感性，300 nm剛性厚膜器件獲得16.40%和16.84%及柔性厚膜器件14.78%和14.95%的效率。并且柔性厚膜器件在1000次彎折下（直徑為10 mm）仍可以保持90%的性能。該工作為解決柔性光伏應(yīng)用中面臨的厚度敏感性和機(jī)械穩(wěn)定性問題提供了一種可行性方案。
相關(guān)成果近期作為內(nèi)封面發(fā)表在國(guó)際著名能源期刊Advanced Energy Materials《先進(jìn)能源材料》上。博士生王劍曉為第一作者，包西昌研究員、文樹光副研究員和上海光源楊春明副研究員為論文通訊作者。上述工作得到了科技部國(guó)際合作、國(guó)家自然科學(xué)基金、山東能源研究院等項(xiàng)目的支持。
Jianxiao Wang, Chenyu Han, Jianhua Han, Fuzhen Bi, Xiaokang Sun, Shuguang Wen*, Chunpeng Yang, Chunming Yang*, Xichang Bao*, Junhao Chu, Synergetic Strategy for Highly Efficient and Super Flexible Thick-film Organic Solar Cells, Adv. Energy Mater. 2022, Doi:10.1002/aenm.202201614.
