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南開大學(xué)研獲高性能柔性有機(jī)太陽能電池

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量：831次  |  2020年04月21日  

資料圖：中國一款太陽能電池無人機(jī)在中國北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上亮相。中新社發(fā)鄒憲攝


記者5日從南開大學(xué)獲悉，國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然電子》(NatureElectronics)日前刊發(fā)了南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳永勝教授團(tuán)隊(duì)的研究論文，介紹他們?cè)谌嵝酝该麟姌O與柔性有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域研究中獲得的突破性進(jìn)展。


陳永勝團(tuán)隊(duì)制備了同時(shí)具有高導(dǎo)電、高透光且低表面粗糙度的銀納米線柔性透明電極，將其用于構(gòu)筑柔性有機(jī)太陽能電池，與使用商業(yè)氧化銦錫(ITO)玻璃電極的器件性能相當(dāng)，光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)16.5%，刷新了文獻(xiàn)報(bào)道的柔性有機(jī)/高分子太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的最高記錄。這一成果使得高效柔性有機(jī)太陽能電池距離實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化更近一步。


柔性電子器件，特別是基于有機(jī)材料的光電器件，是未來電子器件發(fā)展的一大趨勢(shì)，具有巨大的應(yīng)用前景。


其中，獲得高性能的柔性透明電極是實(shí)現(xiàn)高效柔性有機(jī)光電器件的前提，也是目前該領(lǐng)域的核心難題。但是，如何獲得同時(shí)具有高導(dǎo)電、高透光、低表面粗糙度以及制備方法簡單、綠色的柔性透明電極依然是巨大的挑戰(zhàn)。陳永勝說。


由于缺乏上述高性能的柔性透明電極，目前柔性有機(jī)光電器件的性能仍大幅度落后于相應(yīng)的剛性器件。柔性透明電極通常采用干法(如蒸鍍)或溶液處理(如狹縫印刷、納米壓印或電紡絲等)工藝制備。相比于干法制備，溶液處理方法制備具有成本低、可大規(guī)模印刷制備等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
陳永勝團(tuán)隊(duì)利用高分子電解質(zhì)，制備了具有類網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的銀納米線柔性透明電極。該柔性透明電極實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的性能，表面粗糙度低、具有優(yōu)良的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，制備方法簡單、綠色。


為證明其在有機(jī)光電器件中的實(shí)用性，陳永勝團(tuán)隊(duì)制備了基于該柔性透明電極的柔性有機(jī)太陽能電池。研究表明，該電極可適用于不同類型活性材料以及單結(jié)及疊層光伏器件。單結(jié)和疊層柔性有機(jī)太陽能電池分別實(shí)現(xiàn)13.1%和16.5%的光電轉(zhuǎn)化效率，并表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能，連續(xù)彎曲1000次，器件仍能保持初始效率的95%以上。


除了應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池，這一低成本、高性能柔性透明電極在有機(jī)發(fā)光二極管、晶體管、傳感器等領(lǐng)域也將有極大的應(yīng)用潛力。陳永勝說。(張道正吳軍輝)


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