柔性有机太阳能电池(F-OSCs)具有轻质、本征柔性、适配室内光及生物相容性等特色,是下一代可穿戴电子设备极具潜力的动力处理计划。但是,F-OSCs固有的多层结构带来了杂乱的机械失效机制,且可穿戴等使用场景对其资料功用、器材结构及机械功用提出了更加高的要求,因而需系统研讨其降解途径,为合理的器材工程规划供给辅导。
西安交通大学马伟、凡群平团队针对这些应战展开相关研讨,并在其总述中总结了在坚持光电子功用的一起提高F-OSCs机械耐久性的首要战略。研讨指出,近年来科研人员在资料规划、描摹调控、电极与传输层优化等方面已获得明显开展:传统F-OSCs的光电转化功率(PCE)已打破19%;超薄超柔性有机太阳能电池的PCE超越17%,且功率分量比到达创纪录的39.72W/g;可拉伸有机太阳能电池的PCE也已超越16%。更具打破性的是,经过有机硅烷功用化侧链代替烷基侧链规划的Y型小分子受体(Y-SMA)BTP-Si4,与给体聚合物PNTB6-Cl共混后制备的可拉伸器材,PCE超越14%且开裂伸长率坚持率(COS)超越95%,创下当时活性层开裂伸长率的最高纪录,这些效果为F-OSCs在可穿戴设备等范畴的实践使用奠定了坚实基础。
总述中详细提及,提高F-OSCs机械耐久性需从多维度发力:首要,需树立活性层与器材的规范化机械测验计划,处理当时不同研讨测验规范差异明显、功用难以一致比照的问题,一起统筹PCE与膜层、器材层面的机械功用,清晰测验参数与一致失效阈值;随后,集合要害资料规划准则,要点优化活性层分子集合与缠结状况,可根据资料基因组办法结合机器学习等技能,树立数据库以完成高效资料挑选与精准规划,一起经过跨标准原位表征技能与模仿办法,探求共混描摹对PCE与机械功用的协同影响;之后,延伸至可拉伸界面资料与电极结构研讨,选用界面工程、引进应力缓冲结构等跨层协同规划战略,增强器材形变下的耐久性,一起优化封装技能以提高器材归纳稳定性。
最终,总述讨论了当时仍存在的应战与未来开展趋势,着重需结合机器学习、人工智能等大数据模型,推进资料规划、器材结构优化及界面工程的多维度协同立异,从分子工程到器材结构层面选用一致机电优化战略,加快机械稳定性很高的F-OSCs开展,助力其从实验室原型向商业商场转型,推进在健康监测、智能穿戴设备等范畴的功用化布置。