Small Science:柔性有机太阳能电池:进展与挑战

研究背景

在能源安全和生态环境问题日益突出的今天,开发利用太阳能已成为世界各国能源战略的重要部署。其中,利用光生伏打效应直接将光能转化为电能,从而实现太阳能发电,,对能源结构转型发挥着至关重要的作用。有机太阳能电池(OSC)与其他无机光伏发电技术相比,具有轻质、柔性、低成本和可大面积印刷制备等优点,是一种前景广阔的绿色清洁能源。在OSC器件的诸多优势中,柔性是其优于传统硅基太阳能电池最为显著的特征,因此,开发高效的柔性OSC器件是有机光伏领域的重要研究方向。近年来,由于新型有机光伏材料的发展与器件优化工艺的共同进步,刚性OSC器件已达到单结器件超过18%,叠层器件达到17%的高能量转换效率。但目前柔性OSC器件在性能上仍落后于刚性器件,主要原因是缺少具有低电阻、高透光度和低表面粗糙度的高性能柔性透明电极。氧化铟锡(ITO)透明电极因其脆性和铟元素的稀少,限制了其在柔性器件中的开发和应用。因此,开发新型高性能柔性透明电极是柔性有机太阳能电池发展和应用的重要基础。

基于不同柔性透明电极的柔性有机太阳能电池

近日,山东大学李玉良院士团队在Small Science上综述了近几年柔性有机太阳能电池的研究进展(论文信息附后)。首先,本文概述了基于碳纳米材料、导电聚合物、超薄金属、金属网格和金属纳米线等不同柔性透明电极的柔性OSC器件的最新进展。进一步,详细讨论了不同FTE及光活性层材料对柔性OSC器件性能的影响,阐明基本的结构-特性关系。最后,为了进一步推动柔性有机太阳能电池这一新兴领域的发展,本文还讨论了高性能稳定柔性透明电极、高效且机械耐弯曲的光活性层材料、低温溶液处理电荷传输层以及大规模印刷制备技术等方面存在的挑战和未来展望。这篇综述期望为设计新的高性能柔性透明电极提供新思路与新方法,以实现更高效的柔性有机太阳能电池。

论文信息:

Flexible Organic Solar Cells: Progress and Challenges

Yanna Sun, Tao Liu*, Yuanyuan Kan*, Ke Gao*, Bo Tang, Yuliang Li

Small Science

DOI: 10.1002/smsc.202100001