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包西昌等在柔性厚膜有机太阳能电池研究方面取得重要进展

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发表于 2022-7-11 09:28:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
有机光伏电池具有质轻、柔性、可溶液加工等优点,可广泛应用于可穿戴、便携式充电和光伏建筑一体化等领域,是一项具有广阔应用前景的新能源技术。随着有机光伏材料和器件工艺的快速发展,电池效率已超过19%。但由于面临大面积印刷制备及机械稳定性问题等诸多新挑战,严重制约了柔性有机光伏电池的产业化发展。

有机光伏电池

有机光伏电池
  近期,青岛能源所包西昌研究员带领的先进有机功能材料与器件研究组提出利用三元策略协同功能性固体添加剂优化活性层的新策略,构建高效机械稳定的柔性厚膜有机光伏电池。在前期研究基础上(Energy Environ. Sci., 2021, 14, 5968-5978),设计合成了具有相似结构的聚合物给体PBB1-F作为第三组分,引入到经典材料体系(PM6:Y6-BO-4Cl和PM6:BTP-eC9)中,高效优化光子捕获和分子堆积。同时,协同引入强粘附性的聚芳醚固体添加剂提高了活性层的介电常数和机械稳定性。基于PM6:PBB1-F:Y6-BO-4Cl和PM6:PBB1-F:BTP-eC9的三元刚性薄膜器件分别实现了17.91%和18.51%的效率。科研人员进一步发现,由于更快的电荷提取和较低的电荷复合,显著改善了活性层的厚度敏感性,300 nm刚性厚膜器件获得16.40%和16.84%及柔性厚膜器件14.78%和14.95%的效率。并且柔性厚膜器件在1000次弯折下(直径为10 mm)仍可以保持90%的性能。该工作为解决柔性光伏应用中面临的厚度敏感性和机械稳定性问题提供了一种可行性方案。
  相关成果近期作为内封面发表在国际著名能源期刊Advanced Energy Materials《先进能源材料》上。博士生王剑晓为第一作者,包西昌研究员、文树光副研究员和上海光源杨春明副研究员为论文通讯作者。上述工作得到了科技部国际合作、国家自然科学基金、山东能源研究院等项目的支持。(文/图 王剑晓)
  原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202201614
  Jianxiao Wang, Chenyu Han, Jianhua Han, Fuzhen Bi, Xiaokang Sun, Shuguang Wen*, Chunpeng Yang, Chunming Yang*, Xichang Bao*, Junhao Chu, Synergetic Strategy for Highly Efficient and Super Flexible Thick-film Organic Solar Cells, Adv. Energy Mater. 2022, Doi:10.1002/aenm.202201614.
  文章来源:青岛能源所
      包西昌,2010年于中科院上海技物所获得博士学位。同年6月加入中科院青岛生物能源与过程研究所。近年来致力于光电材料与器件、功能复合材料、光伏应用等方面研究,并取得了多项原创性研究成果。在国内外期刊发表文章140余篇,并授权中国发明专利5项。3次荣获优秀导师称号,指导的研究生获得中科院院长奖、山东省优秀毕业生、国家奖学金等荣誉。




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