11月4日，國際頂級學術(shù)期刊《自然·電子學》（Nature Electronics）刊發(fā)了南開大學化學學院陳永勝教授團隊的研究論文，介紹了他們在柔性透明電極與柔性有機太陽能電池領(lǐng)域研究中獲得的突破性進展。
文章介紹，陳永勝教授團隊制備了同時具有高導電、高透光且低表面粗糙度的銀納米線柔性透明電極，將其用于構(gòu)筑柔性有機太陽能電池，與使用商業(yè)氧化銦錫（ITO）玻璃電極的器件性能相當，光電轉(zhuǎn)化效率可達16.5%，刷新了文獻報道的柔性有機/高分子太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的最高記錄。這一成果使得高效柔性有機太陽能電池距離實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化更近一步。
柔性電子器件，特別是基于有機材料的光電器件，是未來電子器件發(fā)展的一大趨勢，具有巨大的應用前景！捌渲，獲得高性能的柔性透明電極是實現(xiàn)高效柔性有機光電器件的前提，也是目前該領(lǐng)域的核心難題。但是，如何獲得同時具有高導電、高透光、低表面粗糙度以及制備方法簡單、綠色的柔性透明電極依然是巨大的挑戰(zhàn)！标愑绖僬f。
柔性透明電極與柔性有機太陽能電池的示意圖
由于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后于相應的剛性器件。柔性透明電極通常采用干法（如蒸鍍）或溶液處理（如狹縫印刷、納米壓印或電紡絲等）工藝制備。相比于干法制備，溶液處理方法制備柔性電極具有成本低，可大規(guī)模“卷對卷”印刷制備等優(yōu)點，發(fā)展?jié)摿薮蟆?
在逾滲閾值理論指導下，陳永勝教授團隊利用高分子電解質(zhì)，根據(jù)離子靜電相互排斥原理，一步法制備了具有“類網(wǎng)格”結(jié)構(gòu)的銀納米線柔性透明電極。該柔性透明電極實現(xiàn)了優(yōu)異的性能，其中方阻10 Ω sq-1，透光度92%（550 nm），品質(zhì)因子（FoM）可達416，表面粗糙度低，且具有優(yōu)良的機械性能和熱穩(wěn)定性以及制備方法簡單、綠色。
a) 銀納米線薄膜的sem斜截面圖，b) 大面積（12.25 cm2）柔性透明電極照片；c) 柔性有機太陽能電池器件結(jié)構(gòu)
為證明其在有機光電器件中的實用性，陳永勝團隊制備了基于該柔性透明電極的柔性有機太陽能電池。研究表明，該電極可適用于不同類型活性材料以及單結(jié)及疊層光伏器件。制備的柔性光伏器件與使用商業(yè)ITO玻璃電極的器件性能相當。單結(jié)和疊層柔性有機太陽能電池分別實現(xiàn)了13.1%和16.5%的光電轉(zhuǎn)化效率，并表現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能，連續(xù)彎曲1000次（彎曲半徑r = 5 mm），器件仍能保持初始效率的95%以上。
“除了應用于有機太陽能電池，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(fā)光二極管、晶體管、傳感器等領(lǐng)域也將有極大的應用潛力！标愑绖僬f。
據(jù)了解，該研究得到科技部、國家自然科學基金委、天津市科委和南開大學相關(guān)科技項目支持。
- 蘇州大學李永舫院士團隊李耀文教授：新型柔性透明電極助力柔性有機太陽能電池效率突破12% 2019-03-27
- 中科院理化所劉洪亮副研究員、江雷院士團隊與蘭州大學柳明珠教授合作：高性能銅網(wǎng)格柔性透明電極取得新進展 2018-09-04
- 高性能銀納米線離子液體凝膠復合柔性透明電極研究獲進展 2016-06-16
- 國科大黃輝教授/張昕副教授團隊 JACS/Adv. Mater./Adv. Sci.：在有機太陽能電池領(lǐng)域獲系列進展 2022-08-28
- 南昌大學陳義旺教授和諶烈教授課題組：高結(jié)晶性誘導小驅(qū)動力實現(xiàn)聚合物太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率超過11% 2018-04-04
- 南開大學有機太陽能電池研究獲重大突破 光電轉(zhuǎn)化效率達12.7% 2016-12-15
- 日立開發(fā)出可提高直接甲醇型燃料電池效率的高分子電解質(zhì)膜 2012-04-01
