陳紅征團隊ACS Nano：通過納米限域效應調控有機光伏器件的穩(wěn)定性

主要內容

盡管有機光伏器件（OPVs）的光電轉換效率（PCE）已突破20%，但其商業(yè)化進程仍受限于不足的工作穩(wěn)定性?；钚詫又薪o體-受體共混物的相分離納米結構會自發(fā)趨向熱力學平衡狀態(tài)演變，進而引發(fā)器件老化。

針對這一問題，浙江大學陳紅征、左立見及浙江理工大學左彪等人聯合開展研究，證實將活性層（AL）夾置于空穴傳輸層（HTL）與電子傳輸層（ETL）之間產生的納米限域效應，可有效破解這一難題。該效應通過提高分子運動能壘、構筑結構波動阻礙，顯著減緩給體-受體共混物的納米形貌演變進程，從而抑制器件老化。具體而言，納米限域效應可使玻璃化轉變溫度（Tg）提升12℃，鏈段松弛能壘提高144 kJ/mol；基于20 nm超薄活性層的器件，其效率衰減至初始值80%的時間（T??）至少是厚膜器件的15倍，器件壽命同步延長至原來的15倍。

同時，研究團隊提出利用時溫等效原理對器件熱衰減動力學進行定量分析，發(fā)現主導器件衰減的表觀能壘與活性層分子運動能壘存在線性關聯。更為關鍵的是，團隊明確器件光電轉換效率衰減動力學與活性層分子動力學行為存在本質關聯，且該分子動力學行為可通過調控限域效應實現優(yōu)化。據此，研究建立了分子動力學、形貌穩(wěn)定性與器件宏觀性能的關聯機制，三者均由活性層限域效應及其與HTL、ETL的界面相互作用共同調控。

該作用機制的闡明，不僅為構筑高性能、高穩(wěn)定性有機光伏器件提供了關鍵設計準則，更為高效、高穩(wěn)定性光伏技術的發(fā)展提供了**價值的理論指導。

文獻信息

Taming the Stability of Organic Photovoltaics by Nanoconfinement

Xiaoling Wu，Sisi Ge，Lijian Zuo，Adiljan Wupur，Xiangjun Zheng，Xiang Wang，Xueyan Ding，Yaokai Li，Yiming Wang，Yuhui Yang，Miao Du，Biao Zuo，Hongzheng Chen

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c16416

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