【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。
 

　　中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所有機光電材料與器件團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%的論文進行穩(wěn)定性研究，且測試標準不一，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基金(21925506)，國家自然科學基金(U21A20331)和浙江省自然科學基金(LQ22E030013)的支持。