近日，国际知名期刊《Cell》姊妹刊《Matter》在线刊登了山东大学物质创制与能量转换科学研究中心高珂教授课题组的最新成果。高珂教授课题组与香港科技大学颜河教授课题组、天津大学叶龙教授课题组合作在高效有机太阳能电池的形貌机理与机械性能研究中取得新进展。相关研究成果以“Achieving High Efficiency and Well-kept Ductility in Ternary All-polymer Organic Photovoltaic Blends Thanks to Two Well Miscible Donors”为题发表在国际权威学术期刊《Matter》上。
Matter与Cell, Chem和Joule互为姊妹刊，接收方向涵盖各个领域内的优秀先进材料，包括生物材料，能源材料，光学材料，磁性材料等。
有机太阳能电池（OSCs）因质轻、机械柔韧性以及可大面积印刷制备等优势，在可穿戴光电器件及光伏建筑领域受到广泛关注。然而，其机械性能与内部结构之间的关联仍有待挖掘。为此，研究团队基于相容性好的两给体材料与受体材料协同作用，构筑了高效、机械性能优异的三元有机光伏器件，并对器件性能参数、薄膜微纳结构、机械性能之间的多维关联关系进行了详细地研究和分析。
图1. 高效有机太阳能电池共混体系的构建与器件性能表征
研究发现，相容性好的两给体保证了在不破坏原有形貌骨架的基础上调控相分离与结晶度，从而有效抑制激子复合，实现更快且平衡的电荷传输以及高效的电荷提取，获得高效有机太阳能电池。
图2. 高效共混薄膜机械性能
研究团队测试水上膜（Film-on-water，FOW）与弹性体上膜（Film-on-elastomer，FOE）拉伸性能表明，两个给体良好的相容性有利于薄膜微纳结构框架的保持，从而维持共混薄膜优异的机械性能（如延展性）。最后，通过对实验测得的各项参数进行了全局相关性分析，深入理解了器件性能参数、薄膜微纳结构及薄膜机械性能之间的关系，为后续器件效率优化、形貌和机械性能研究提供了有益的参考。
图3 高效有机太阳能电池共混薄膜各项指标参数的多维关联关系分析
上述工作得到了国家自然科学基金、山东大学基础研究基金等项目资助。
山东大学物质创制与能量转换科学研究中心面向新物质创制、能源储存与转化、催化、光电信息等国家重大战略需求，发展系统性的、原创性的、具有自主知识产权新物质合成以及物质转化和能量转换中产生的新知识和新技术，支撑国家重大基础研究和需求。欢迎广大青年英才加入我们研究中心！
全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.12.002
来源：高分子科学前沿
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