西交大馬偉AM：材料設計+形貌優(yōu)化！助力柔性有機光伏可穿戴應用

主要內(nèi)容

柔性有機太陽能電池（F-OSCs）具有輕質、本征柔性、適配室內(nèi)光及生物相容性等特點，是下一代可穿戴電子設備**潛力的能源解決方案。然而，F(xiàn)-OSCs 固有的多層結構帶來了復雜的機械失效機制，且可穿戴等應用場景對其材料性能、器件結構及機械性能提出了更高要求，因此需系統(tǒng)研究其降解路徑，為合理的器件工程設計提供指導。

西安交通大學馬偉、凡群平團隊針對這些挑戰(zhàn)開展相關研究，并在其綜述中總結了在維持光電子性能的同時提升 F-OSCs 機械耐久性的主要策略。研究指出，近年來科研人員在材料設計、形貌調控、電極與傳輸層優(yōu)化等方面已取得顯著進展：傳統(tǒng) F-OSCs 的光電轉換效率（PCE）已突破 19%；超薄超柔性有機太陽能電池的 PCE 超過 17%，且功率重量比達到創(chuàng)紀錄的 39.72 W/g；可拉伸有機太陽能電池的 PCE 也已超過 16%。更具突破性的是，通過有機硅烷功能化側鏈替代烷基側鏈設計的 Y 型小分子受體（Y-SMA）BTP-Si4，與給體聚合物 PNTB6-Cl 共混后制備的可拉伸器件，PCE 超過 14% 且斷裂伸長率保持率（COS）超過 95%，創(chuàng)下當前活性層斷裂伸長率的最高紀錄，這些成果為 F-OSCs 在可穿戴設備等領域的實際應用奠定了堅實基礎。

綜述中具體提及，提升 F-OSCs 機械耐久性需從多維度發(fā)力：首先，需建立活性層與器件的標準化機械測試方案，解決當前不同研究測試標準差異顯著、性能難以統(tǒng)一對比的問題，同時兼顧 PCE 與膜層、器件層面的機械性能，明確測試參數(shù)與統(tǒng)一失效閾值；隨后，聚焦關鍵材料設計原則，重點優(yōu)化活性層分子聚集與纏結狀態(tài)，可基于材料基因組方法結合機器學習等技術，建立數(shù)據(jù)庫以實現(xiàn)高效材料篩選與精準設計，同時通過跨尺度原位表征技術與模擬方法，探究共混形貌對 PCE 與機械性能的協(xié)同影響；之后，延伸至可拉伸界面材料與電極結構研究，采用界面工程、引入應力緩沖結構等跨層協(xié)同設計策略，增強器件形變下的耐久性，同時優(yōu)化封裝技術以提升器件綜合穩(wěn)定性。

最后，綜述探討了當前仍存在的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展方向，強調需結合機器學習、人工智能等大數(shù)據(jù)模型，推動材料設計、器件結構優(yōu)化及界面工程的多維度協(xié)同創(chuàng)新，從分子工程到器件結構層面采用統(tǒng)一機電優(yōu)化策略，加速機械性能穩(wěn)定的 F-OSCs 發(fā)展，助力其從實驗室原型向商業(yè)市場轉型，推動在健康監(jiān)測、智能穿戴設備等領域的功能化部署。

文獻信息

Flexible Organic Solar Cells: From Material Design and Morphology Optimization to Practical Applications

Qiang Wu, Hairui Bai, Tengfei Li, Qunping Fan, Wei Ma

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202515878

- 產(chǎn)品咨詢及購買請聯(lián)系我們 -