中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員葛子義團(tuán)隊(duì)在前期高效率有機(jī)太陽能電池研究的基礎(chǔ)上，在柔性有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域又取得新進(jìn)展，創(chuàng)新性地開發(fā)了低溫酸處理PEDOT:PSS電極替代需要高溫濺射且昂貴的ITO電極。
有機(jī)太陽能電池具有質(zhì)輕、柔性、成本低、弱光響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前太陽能電池技術(shù)的前沿?zé)狳c(diǎn)研究方向。高效率﹑耐彎折和廉價(jià)的柔性有機(jī)太陽能電池在柔性可穿戴和便攜式電子設(shè)備、光伏建筑一體化和軍事等領(lǐng)域具有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力。
目前，大多數(shù)有機(jī)太陽能電池的研究結(jié)果都是基于剛性的氧化錫（ITO）玻璃基板。但有機(jī)太陽能電池如果要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，其真正的優(yōu)勢(shì)是采用低成本的濕法印刷和卷對(duì)卷大面積工藝制造。
在有機(jī)太陽能電池中，最常用的電極材料是銦摻雜的氧化錫（ITO）。然而，ITO在塑料基板上存在導(dǎo)電性差和機(jī)械脆性等問題，而且ITO通常在高溫下通過真空濺射進(jìn)行加工，這使得其價(jià)格昂貴，并且不利于采用大面積印刷和卷對(duì)卷來制備。
已經(jīng)有一些報(bào)道采用新的電極材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)ITO，如納米銀線、石墨烯、碳納米管、導(dǎo)電聚合物等，其中聚（3,4-亞乙基二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）薄膜的成本相對(duì)較低，并且該薄膜表現(xiàn)出高光學(xué)和電學(xué)特性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的柔韌性等。利用酸摻雜PEDOT:PSS可以大幅提高其導(dǎo)電率，但目前報(bào)道的大多數(shù)采用強(qiáng)酸如硫酸、硝酸等進(jìn)行摻雜，再進(jìn)行高溫后處理，容易損傷PET等柔性塑料基板。
圖：柔性有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖和光伏特性曲線
通過低溫甲磺酸處理來提高PEDOT:PSS薄膜的導(dǎo)電性、降低薄膜的粗糙度，同時(shí)避免傳統(tǒng)的強(qiáng)酸處理對(duì)柔性塑料襯底的破壞。進(jìn)而利用全溶液加工技術(shù)，采用PBDB-T和IT-M非富勒烯活性層，制備了全濕法加工非ITO的單結(jié)柔性有機(jī)太陽能電池，電池的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到10.12%，這是迄今報(bào)道的全濕法加工的柔性有機(jī)太陽能電池的最高效率。而且這類全溶液加工的柔性有機(jī)太陽能電池非常符合卷對(duì)卷印刷和刮涂等大面積制備工藝的技術(shù)要求，為有機(jī)太陽能電池低成本柔性化制備提供了重要的參考途徑。
該項(xiàng)工作以All Solution-Processed Metal Oxide-Free Flexible Organic Solar Cells with Over 10% Efficiency 為題發(fā)表在國(guó)際期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。葛子義和團(tuán)隊(duì)成員樊細(xì)為該論文的共同通訊作者，碩士生宋偉為第一作者。
上述研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFE0106000和2016YFB0401000）、國(guó)家自然科學(xué)基金（51773212, 21574144和21674123）、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目（QYZDB-SSW-SYS030）、中科院重點(diǎn)國(guó)際合作項(xiàng)目 （174433KYSB20160065）、中科院交叉創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、浙江省杰出青年基金（LR16B040002）和寧波市科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2015B11002，2016B10005）等資助。
原文：寧波材料所在柔性有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域取得進(jìn)展
