天津大学叶龙AM: 一种通用弹性体增韧剂用于解决高效有机太阳能电池的脆性问题今亮点

2025-12-10 12:47:01 来源:KE科日光伏网

【资料图】

兼具高光电效率与机械弹性的有机太阳能电池(OSCs)对于可穿戴设备至关重要。然而，常用的受体材料常作为应力集中点，导致薄膜脆化，而通用的增韧策略仍待突破。

本文天津大学叶龙等人引入一种广泛适用的策略，使用弹性体SEEPS，其通过精细调节与受体的相容性来实现OSCs的增韧。本研究基于动态力学分析定义了一个增韧参数η，该参数定量关联弹性体-受体的相容性与机械增强效果。SEEPS诱导显著的次级弛豫以耗散应变能，使断裂应变提高超过11倍。原位掠入射X射线散射表明，SEEPS在应变下能保持分子堆积并抑制相分离。所得本征可拉伸OSCs在40%应变下经500次拉伸-释放循环后仍保持五分之四的初始效率，并在52%应变下仍维持五分之四的效率。

该工作实现了创纪录的超过16%的效率，同时保持了优异的机械拉伸性，为高性能可拉伸光伏提供了新的设计思路。

研究亮点：

提出通用增韧策略与定量评估参数：首次引入弹性体SEEPS，并通过动态力学分析定义增韧参数η，建立了弹性体-受体相容性与机械增强效果的定量关系，为理性设计可拉伸OSC提供了新准则。

实现高效率与超高拉伸性的统一：SEEPS的引入在基本不影响光电性能的前提下，将薄膜断裂应变提升11倍以上，使本征可拉伸OSC在52%的极高应变下仍能保持80%的初始效率，为目前报道的最高水平之一。

揭示应变下结构稳定机制：通过原位拉伸GIWAXS分析，阐明了SEEPS能够在应变下有效抑制晶格畸变与相分离，维持分子有序性，从而保障器件在动态形变下的光电性能与机械耐久性。

S. Li, Y. Wang, C. Sun, et al. “ A General Elastomeric Agent to Addressing Embrittlement in High-Efficiency Organic Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e16229.

https://doi.org/10.1002/adma.202516229

编辑：