【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】面對全球自然環(huán)境惡化的挑戰(zhàn)，發(fā)展可再生清潔能源已成為最重要的解決方案之一。有機太陽能電池(Organic solar cells，OSCs)作為新一代的光伏技術(shù)，憑借質(zhì)輕、透明、柔性、成本低等優(yōu)點受到了廣泛關(guān)注，在光伏建筑一體化、可穿戴柔性電子器件和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
 

　　中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所有機光電材料與器件團(tuán)隊長期從事高效有機太陽能電池的研究(Joule 2021, 5, 2395; Energy Environ. Sci. 2023, 16, 3119; Adv. Mater. 2022, 34, 2202752; Adv. Mater. 2023, 35, 2305562; Adv. Mater. 2022, 34, 2202752; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62,, e202310034; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202318360)。近期，該團(tuán)隊葛子義研究員和楊道賓副研究員等在頂級期刊Chemical Society Reviews上發(fā)表題目為“Stability of organic solar cells: toward commercial applications”的綜述論文(Chem. Soc. Rev. 2024, DOI: 10.1039/D3CS00492A)，系統(tǒng)總結(jié)了近年來有機太陽能電池穩(wěn)定性的研究進(jìn)展，從材料、界面、空氣、光、熱和機械穩(wěn)定性等方面討論了研究現(xiàn)狀，指出在邁向商業(yè)化過程中所面臨的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)，并提出未來高效穩(wěn)定有機太陽能電池的研究方向(圖1)。
 

　　隨著有機太陽能電池中光伏材料的發(fā)展和制備技術(shù)的優(yōu)化，其光電轉(zhuǎn)換效率迅速提高，目前單結(jié)和串聯(lián)器件的最高光電轉(zhuǎn)換效率已超過19%和20%，半透明、室內(nèi)和柔性器件的PCE也分別超過15%、33%和18%。然而，目前研究人員對材料穩(wěn)定性和器件壽命的關(guān)注較少，只有約15%的論文進(jìn)行穩(wěn)定性研究，且測試標(biāo)準(zhǔn)不一，同時在光熱條件下器件壽命較短，難以滿足商業(yè)化應(yīng)用的需求(圖2)。本綜述首先總結(jié)了通過材料設(shè)計提高穩(wěn)定性的方法，如開發(fā)新型給體、受體、單組分材料、第三組分材料、空穴傳輸材料和電子傳輸材料。其次，仔細(xì)回顧了通過器件工程提高器件穩(wěn)定性的策略，包括界面修飾、工藝優(yōu)化和電極改性等方法。再次，從材料、界面、空氣、光、熱和機械穩(wěn)定性等方面討論了研究現(xiàn)狀。最后，對未來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，希望可以早日實現(xiàn)有機太陽能電池的商業(yè)化應(yīng)用。
 

　　寧波材料所碩士研究生丁鵬飛為論文第一作者，寧波材料所葛子義研究員和楊道賓副研究員為論文的共同通訊作者。該工作得到了國家杰出青年科學(xué)基金(21925506)，國家自然科學(xué)基金(U21A20331)和浙江省自然科學(xué)基金(LQ22E030013)的支持。