來源：【中國科學(xué)院】
隨著柔性電子的快速發(fā)展，可穿戴電子設(shè)備逐漸走進日常生活，為日常健康監(jiān)測、通訊以及娛樂帶來便利。柔性有機太陽能電池具有柔性、輕質(zhì)、可圖案化及室內(nèi)光下能量轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點，用于柔性可穿戴電子設(shè)備可減輕供能設(shè)備的重量，延長可穿戴電子設(shè)備的續(xù)航時間。用于可穿戴電子的柔性太陽能電池需要在機械拉伸以及彎曲條件下保持優(yōu)異的電池性能，但柔性有機太陽能電池機械穩(wěn)定性無法滿足可穿戴電子中的應(yīng)用需求，彎曲過程中太陽能電池性能衰減的關(guān)鍵因素尚不清楚。
中國科學(xué)院蘇州納米所創(chuàng)新實驗室研究員馬昌期團隊前期開發(fā)了大面積透明導(dǎo)電電極制備（Adv. Funct. Mater.2021, 31, 20007276）以及非晶金屬氧化物界面修飾技術(shù)（J. Mater. Chem. A2021, 9, 16889-1697;Adv. Mater, 2022, 34, 2110276），獲得了高效柔性有機太陽能電池。近期，該研究團隊與研究員張珽團隊等合作，對柔性有機太陽能電池彎曲過程中性能降解的機理及耐久性提升方案開展了系統(tǒng)研究。
研究揭示了器件彎曲過程中性能衰減的原因主要是MoO3空穴傳輸層與有機光活性層之間弱的界面粘附力而導(dǎo)致MoO3層的破壞。為了解決該問題，研究人員在有機活性層與MoO3空穴傳輸層界面處引入熱塑性彈性體SEBS。通過薄膜力學(xué)性能測試以及應(yīng)力場分布的模擬，推斷彈性體材料在界面處起到了降低彈性模量，降低頂電極承受的應(yīng)力，以及提升界面結(jié)合力的作用（圖1）?；趶椥泽w界面修飾的柔性大面積有機太陽能電池獲得了16.15%的高效率，并且在5mm半徑條件下彎曲10000次后，器件效率保持初始值的90%以上（基底厚度125μm）。相關(guān)研究成果是目前柔性有機太陽能電池彎曲穩(wěn)定最佳性能之一（圖2），說明該方法在提高柔性太陽能電池機械耐久性方面具有重要應(yīng)用前景。
相關(guān)研究成果以Thermoplastic Elastomer Enhanced Interface Adhesion and Bending Durability for Flexible Organic Solar Cells為題，發(fā)表在npj Flexible Electronics上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進會項目、蘇州納米所納米真空互聯(lián)實驗站等的支持。
論文鏈接
圖1.SEBS界面粘結(jié)層對界面粘附力及彈性模量的影響
圖2.SEBS作為界面粘結(jié)層的柔性太陽能電池性能以及的彎曲穩(wěn)定性
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