可折叠手机、智能手表健康监测设备等可穿戴电子产品越来越普及，如何为这些设备提供高效、稳定且持续的供能？华中科技大学武汉光电国家研究中心邵明教授、张新亮教授团队实现了兼具优异的机械柔韧性和高光电转换效率的可拉伸太阳能电池。相关成果日前发表在《科学》上。
论文截图。
专家介绍，传统无机太阳能电池尽管光电转换效率高，但因其刚性和脆性，难以满足可穿戴设备、室内光伏等新应用场景的需求。有机太阳能电池虽然具有轻、薄特性且具有一定的机械柔韧性，可以实现弯折，但在大尺度的机械形变条件下，光电性能仍会急剧下降乃至失效。目前，高效率的有机太阳能电池仅可承受<5%的拉伸形变。
针对这一挑战，邵明课题组前期对有机半导体的光电性能与力学性能进行了深入研究，系统探索了半导体分子结构和薄膜结晶性，电子给体和受体之间相互作用的内在联系，为理解非晶和多晶半导体中的载流子传输提供了新的理解。
在研究中，团队设计了一类全新的小分子受体材料BTP-Si4。该受体材料表现出独特的“增塑”效应，能够大比例渗入到活性层聚合物给体的非晶区域，增大聚合物链段的“自由体积”，利于聚合物链段在外界应力作用下滑移并重新取向，并有效降低了整体光活性层薄膜的结晶性，从而大幅提升了薄膜的机械拉伸性能。该器件可与人体皮肤完美共形，即使贴附在手指、手腕、膝盖等大形变的活动关节处，器件仍可正常工作。该器件还可以在室外和室内光照射下为大多数可穿戴电子器件提供足够的驱动能力。
《科学》编辑Phil Szuromi评价道：“这项研究通过创新的材料组合，克服了电池中吸光层固有的脆性问题，展示了小分子受体在增强延展性和保持电子迁移率方面的独特作用。”
据悉，该项研究实现了有机太阳能电池性能和拉伸性的突破，新的材料设计原则也为未来开发更多高性能、本征柔性、可拉伸电子材料提供了指导，可广泛应用在可拉伸显示、光电探测器等领域。
相关论文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp9709
中国科学院长春应用化学研究所联合隆基绿能等研究团队首次开发出一种具有双自由基特性的高效、稳定且分散性优异的自组装分子材料，显著提升了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率、运行稳定性和大面积加工均匀性。6月2......
南京航空航天大学国际前沿科学研究院院长、中国科学院院士郭万林和该校教授赵晓明团队开发的气相辅助表面重构技术，成功抑制了产业级钙钛矿模组在户外环境下的不可逆退化，在30厘米×30厘米钙钛矿模组中，首次实......
我国企业和高校创新团队提出太阳能电池材料钙钛矿的涂层革新技术，实现了平米级钙钛矿组件的稳定批量生产，推动钙钛矿技术实现了从实验室到规模化应用的跨越。22日，该项研究成果发表于《科学》杂志。论文第一作者......
日前，中国科学院宁波材料技术与工程研究所（简称宁波材料所）与合作者成功制备出1cm2认证效率为23.8%的柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳电池，这块电池在连续工作320小时后，仍能保持90%以上初始性能。......
日前，中国科学院宁波材料技术与工程研究所（简称宁波材料所）与合作者成功制备出1cm2认证效率为23.8%的柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳电池，这块电池在连续工作320小时后，仍能保持90%以上初始性能。......
光伏技术是应对气候变化等的重要解决方案。其中，柔性钙钛矿太阳能电池具有高功质比、可低温/溶液加工、超薄轻柔等优势，在可穿戴/便携式设备移动电源、建筑光伏一体化等领域展现出应用前景。然而，钙钛矿在柔性衬......
钙钛矿太阳能电池因其高效、低成本、轻量化等特点，被视为未来光伏技术的重要方向。然而，这类电池存在一个关键问题——稳定性较差，难以长期使用。3月7日，华东理工大学的一项研究成功破解了这一难题，相关成果已......
华东理工大学的一项突破性科研成就近日引起了国际学术界的广泛关注。该校科研团队在国际顶级期刊《科学》上发表研究成果，揭示了延长钙钛矿太阳能电池寿命的关键技术。钙钛矿太阳能电池以其高效率、低成本和轻便性，......
可折叠手机、智能手表健康监测设备等可穿戴电子产品越来越普及，如何为这些设备提供高效、稳定且持续的供能？华中科技大学武汉光电国家研究中心邵明教授、张新亮教授团队实现了兼具优异的机械柔韧性和高光电转换效率......
近日，南昌大学物理与材料学院舒龙龙教授团队的最新研究成果以“应变梯度对光伏效率的调制”为题在《细胞》旗下物理与材料方向子刊《Matter》上在线发表。挠曲电是指材料受到非均匀应力作用后而表现出电极性的......