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寧波材料所在柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得進(jìn)展

發(fā)布:cyqdesign 2018-05-25 08:59 閱讀:1765
有機(jī)太陽(yáng)能電池具有質(zhì)輕、柔性、成本低、弱光響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前太陽(yáng)能電池技術(shù)的前沿?zé)狳c(diǎn)研究方向。高效率﹑耐彎折和廉價(jià)的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池在柔性可穿戴和便攜式電子設(shè)備、光伏建筑一體化和軍事等領(lǐng)域具有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力。目前,大多數(shù)有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究結(jié)果都是基于剛性的氧化錫(ITO)玻璃基板。但有機(jī)太陽(yáng)能電池如果要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,其真正的優(yōu)勢(shì)是采用低成本的濕法印刷和卷對(duì)卷大面積工藝制造。在有機(jī)太陽(yáng)能電池中,最常用的電極材料是銦摻雜的氧化錫(ITO)。然而,ITO在塑料基板上存在導(dǎo)電性差和機(jī)械脆性等問(wèn)題,而且ITO通常在高溫下通過(guò)真空濺射進(jìn)行加工,這使得其價(jià)格昂貴,并且不利于采用大面積印刷和卷對(duì)卷來(lái)制備。已經(jīng)有一些報(bào)道采用新的電極材料來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)ITO,如納米銀線、石墨烯、碳納米管、導(dǎo)電聚合物等,其中聚(3,4-亞乙基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)薄膜的成本相對(duì)較低,并且該薄膜表現(xiàn)出高光學(xué)和電學(xué)特性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的柔韌性等。利用酸摻雜PEDOT:PSS可以大幅提高其導(dǎo)電率,但目前報(bào)道的大多數(shù)采用強(qiáng)酸如硫酸、硝酸等進(jìn)行摻雜,再進(jìn)行高溫后處理,容易損傷PET等柔性塑料基板。 4LEWOWF}  
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  近日,中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員葛子義團(tuán)隊(duì)在前期高效率有機(jī)太陽(yáng)能電池研究的基礎(chǔ)上(Nature Photonics, 2015, 9, 520;Advanced Materials, 2018, 30, 1703005; Macromolecules, 2018, DOI: 10.1021/acs.macromol.8b00683; Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6, 464),在柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域又取得新進(jìn)展,創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了低溫酸處理PEDOT:PSS電極替代需要高溫濺射且昂貴的ITO電極。通過(guò)低溫甲磺酸處理來(lái)提高PEDOT:PSS薄膜的導(dǎo)電性、降低薄膜的粗糙度,同時(shí)避免傳統(tǒng)的強(qiáng)酸處理對(duì)柔性塑料襯底的破壞。進(jìn)而利用全溶液加工技術(shù),采用PBDB-T和IT-M非富勒烯活性層,制備了全濕法加工非ITO的單結(jié)柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池,電池的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到10.12%,這是迄今報(bào)道的全濕法加工的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池的最高效率。而且這類(lèi)全溶液加工的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池非常符合卷對(duì)卷印刷和刮涂等大面積制備工藝的技術(shù)要求,為有機(jī)太陽(yáng)能電池低成本柔性化制備提供了重要的參考途徑。該項(xiàng)工作以All Solution-Processed Metal Oxide-Free Flexible Organic Solar Cells with Over 10% Efficiency 為題發(fā)表在國(guó)際期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。葛子義 和 團(tuán)隊(duì)成員樊細(xì)為該論文的共同通訊作者,碩士生宋偉為第一作者。 ~4 ~c+^PF  
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圖:柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖和光伏特性曲線
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  上述研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2017YFE0106000和2016YFB0401000)、國(guó)家自然科學(xué)基金(51773212, 21574144和21674123)、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目(QYZDB-SSW-SYS030)、中科院重點(diǎn)國(guó)際合作項(xiàng)目 (174433KYSB20160065)、中科院交叉創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、浙江省杰出青年基金(LR16B040002)和寧波市科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(2015B11002,2016B10005)等資助。 Dq [ f  
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  文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201800075
關(guān)鍵詞: 太陽(yáng)能電池柔性
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