青島能源所在全聚合物太陽(yáng)能電池方面獲得重要進(jìn)展
全聚合物太陽(yáng)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(yōu)點(diǎn)，吸引了越來(lái)越多研究者的關(guān)注，由于聚合物存在長(cháng)共軛分子骨架和大分子量使得微觀(guān)形態(tài)難以調控，限制了全聚合物太陽(yáng)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(guān)鍵，柔性器件的應力應變特性與機械穩定性之間沒(méi)有明確統一的評價(jià)標準，不僅制約了光伏器件性能與機械穩定性的發(fā)展，也混淆了未來(lái)的研究方向。
為打破上述限制，近日，青島能源所包西昌研究員帶領(lǐng)的先進(jìn)有機功能材料與器件研究組通過(guò)設計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(chǎn)生的多重非共價(jià)相互作用（尤其添加劑苯基烷基的苯基與受體端基之間形成新的非共價(jià)鍵），有效地提高了PY-IT亞晶相的分子間作用強度和有序性，使全聚合物太陽(yáng)能電池的光伏性能和機械穩定性都大大提高。值得注意的是，通過(guò)獨立誘導分子堆疊和垂直相分離，偽平面異質(zhì)結的全聚合物太陽(yáng)能電池實(shí)現了19.01%的效率和近80%的填充因子，是當前全聚合物太陽(yáng)能電池的最高值之一。同時(shí)，通過(guò)系統研究斷裂伸長(cháng)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(cháng)率和彈性模量能更真實(shí)地反映器件的相分離自修復能力和彎曲穩定性，這一發(fā)現為開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異性能和機械靈活性的先進(jìn)全聚合物太陽(yáng)能電池提供了重要研究思路。
該工作近期發(fā)表在國際能源領(lǐng)域著(zhù)名期刊Energy & Environmental Science上。論文第一作者為王劍曉博士、李永海副研究員；通訊作者為包西昌研究員，研究得到了褚君浩院士的悉心指導。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、山東能源研究院專(zhuān)項基金、中國博士后科學(xué)基金以及山東省博士后創(chuàng )新人才支持計劃等項目的資助。（文/圖 王劍曉）
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Jianxiao Wang,Yonghai Li,Chenyu Han,Liangliang Chen,Fuzhen Bi,Zunyuan Hu,Chunming Yang,Xichang Bao* and Junhao Chu,?Energy Environ. Sci.,2024,DOI:10.1039/D4EE01117A.
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