我國科學家研獲高性能柔性有機太陽能電池

11月6日，南開大學化學學院陳永勝教授團隊近日成功製備同時具有高導電、高透光且低表面粗糙度的銀納米線柔性透明電極，將其用於構築柔性有機太陽能電池，光電轉化效率刷新了文獻報道的柔性有機/高分子太陽能電池光電轉化效率的最高紀錄。這一成果使得高效柔性有機太陽能電池距離實現產業化更近一步。

4日，國際頂級學術期刊《自然·電子學》介紹了他們在柔性透明電極與柔性有機太陽能電池領域研究中獲得的突破性進展。

柔性電子器件，特別是基於有機材料的光電器件，是未來電子器件發展的一大趨勢，具有巨大應用前景。“其中，獲得高性能的柔性透明電極是實現高效柔性有機光電器件的前提，也是目前該領域的核心難題。但是，如何獲得同時具有高導電、高透光、低表面粗糙度以及製備方法簡單、綠色的柔性透明電極依然是巨大的挑戰。”陳永勝說。

由於缺乏上述高性能的柔性透明電極，目前柔性有機光電器件的性能仍大幅度落後於相應的剛性器件。柔性透明電極通常採用幹法或溶液處理工藝製備。相比於幹法制備，溶液處理方法制備柔性電極具有成本低，可大規模“卷對卷”印刷製備等優點，發展潛力巨大。

陳永勝團隊利用高分子電解質，一步法制備了具有“類網格”結構的銀納米線柔性透明電極。該柔性透明電極實現了優異的性能，表面粗糙度低，且具有優良的機械性能和熱穩定性以及製備方法簡單、綠色。

為證明其在有機光電器件中的實用性，陳永勝團隊製備了基於該柔性透明電極的柔性有機太陽能電池。研究表明，該電極可適用於不同類型活性材料以及單結及疊層光伏器件。製備的柔性光伏器件與使用商業ITO玻璃電極的器件性能相當。單結和疊層柔性有機太陽能電池分別實現了13.1%和16.5%的光電轉化效率，並表現出優異的機械性能，連續彎曲1000次，器件仍能保持初始效率的95%以上。

“除了有機太陽能電池，這一低成本高性能柔性透明電極在其它柔性電子如有機發光二極管、晶體管、傳感器等領域也將有極大的應用潛力。”陳永勝說。

該研究得到科技部、國家自然科學基金委相關科技項目支持。