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青岛大学刘亚辉、路皓,北京师范大学薄志山等人指出,有机太阳能电池(OSCs)的力学稳定性仍难以适配柔性电子等新兴应用场景,现有提升器件柔性的传统手段仍存在明显局限。
为此,该团队提出一种创新方案,采用逐层制备工艺将高弹性热塑性聚氨酯(TPU)引入小分子活性层。借助纳米限域效应,TPU 与受体材料 L8-BO 形成强分子间相互作用,有效优化了活性层内部的分子堆积状态与相分离形貌,进而显著提升器件光伏性能。
在 D18:L8-BO 体系中,掺入 1% TPU 后,刚性器件与可拉伸器件的光电转换效率(PCE)分别达到 20.04%、14.53%,表现出优异的光伏性能;进一步构建 D18/L8-BO:BTP-eC9 体系器件,其光电转换效率可提升至 20.37%。
与此同时,TPU 的引入有效改善了小分子材料的本征脆性,显著增强了活性层薄膜的力学耐久性与柔性。随着 TPU 掺杂比例分别提升至 1% 和 5%,活性层起裂应变由纯膜的 5.3%,相应提升至 7.6% 和 12.1%,表明器件整体抗形变能力得到系统性增强。
青岛大学刘亚辉、路皓及北京师范大学薄志山等人的研究,不仅深化了对弹性体调控光活性层微观结构及多性能协同作用机制的认知,也为推动有机太阳能电池在柔性、可穿戴电子领域的实用化发展,提供了创新可行的设计思路与技术参考。
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文献信息
ADual-FunctionElastomerEnablesHighlyEfficientandStretchableLayer-by-LayerOrganicSolarCells
YetaiCheng,XingYan,JunjieWang,Ya-NanChen,GuangliuRan,YonghuanLi,QingNie,ChunyuGu,HaoLu,ZhishanBo,YahuiLiu
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.71048
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