天津大學(xué)葉龍AM：一種通用彈性體增韌劑用于解決高效有機(jī)太陽(yáng)能電池的脆性問(wèn)題

兼具高光電效率與機(jī)械彈性的有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSCs）對(duì)于可穿戴設(shè)備至關(guān)重要。然而，常用的受體材料常作為應(yīng)力集中點(diǎn)，導(dǎo)致薄膜脆化，而通用的增韌策略仍待突破。

本文天津大學(xué)葉龍等人引入一種廣泛適用的策略，使用彈性體SEEPS，其通過(guò)精細(xì)調(diào)節(jié)與受體的相容性來(lái)實(shí)現(xiàn)OSCs的增韌。本研究基于動(dòng)態(tài)力學(xué)分析定義了一個(gè)增韌參數(shù)η，該參數(shù)定量關(guān)聯(lián)彈性體-受體的相容性與機(jī)械增強(qiáng)效果。SEEPS誘導(dǎo)顯著的次級(jí)弛豫以耗散應(yīng)變能，使斷裂應(yīng)變提高超過(guò)11倍。原位掠入射X射線散射表明，SEEPS在應(yīng)變下能保持分子堆積并抑制相分離。所得本征可拉伸OSCs在40%應(yīng)變下經(jīng)500次拉伸-釋放循環(huán)后仍保持五分之四的初始效率，并在52%應(yīng)變下仍維持五分之四的效率。

該工作實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的超過(guò)16%的效率，同時(shí)保持了優(yōu)異的機(jī)械拉伸性，為高性能可拉伸光伏提供了新的設(shè)計(jì)思路。

研究亮點(diǎn)：

1. 提出通用增韌策略與定量評(píng)估參數(shù)：首次引入彈性體SEEPS，并通過(guò)動(dòng)態(tài)力學(xué)分析定義增韌參數(shù)η，建立了彈性體-受體相容性與機(jī)械增強(qiáng)效果的定量關(guān)系，為理性設(shè)計(jì)可拉伸OSC提供了新準(zhǔn)則。

2. 實(shí)現(xiàn)高效率與超高拉伸性的統(tǒng)一：SEEPS的引入在基本不影響光電性能的前提下，將薄膜斷裂應(yīng)變提升11倍以上，使本征可拉伸OSC在52%的極高應(yīng)變下仍能保持80%的初始效率，為目前報(bào)道的最高水平之一。

3. 揭示應(yīng)變下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定機(jī)制：通過(guò)原位拉伸GIWAXS分析，闡明了SEEPS能夠在應(yīng)變下有效抑制晶格畸變與相分離，維持分子有序性，從而保障器件在動(dòng)態(tài)形變下的光電性能與機(jī)械耐久性。

S. Li, Y. Wang, C. Sun, et al. “ A General Elastomeric Agent to Addressing Embrittlement in High-Efficiency Organic Solar Cells.” Adv. Mater. (2025): e16229.

https://doi.org/10.1002/adma.202516229

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