天津大學葉龍AM：一種通用彈性體增韌劑用于解決高效有機太陽能電池的脆性問題

兼具高光電效率與機械彈性的有機太陽能電池（OSCs）對于可穿戴設備至關重要。然而，常用的受體材料常作為應力集中點，導致薄膜脆化，而通用的增韌策略仍待突破。

本文天津大學葉龍等人引入一種廣泛適用的策略，使用彈性體SEEPS，其通過精細調節與受體的相容性來實現OSCs的增韌。本研究基于動態力學分析定義了一個增韌參數η，該參數定量關聯彈性體-受體的相容性與機械增強效果。SEEPS誘導顯著的次級弛豫以耗散應變能，使斷裂應變提高超過11倍。原位掠入射X射線散射表明，SEEPS在應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%應變下經500次拉伸-釋放循環后仍保持五分之四的初始效率，并在52%應變下仍維持五分之四的效率。

該工作實現了創紀錄的超過16%的效率，同時保持了優異的機械拉伸性，為高性能可拉伸光伏提供了新的設計思路。

研究亮點：

1. 提出通用增韌策略與定量評估參數：首次引入彈性體SEEPS，并通過動態力學分析定義增韌參數η，建立了彈性體-受體相容性與機械增強效果的定量關系，為理性設計可拉伸OSC提供了新準則。

2. 實現高效率與超高拉伸性的統一：SEEPS的引入在基本不影響光電性能的前提下，將薄膜斷裂應變提升11倍以上，使本征可拉伸OSC在52%的極高應變下仍能保持80%的初始效率，為目前報道的最高水平之一。

3. 揭示應變下結構穩定機制：通過原位拉伸GIWAXS分析，闡明了SEEPS能夠在應變下有效抑制晶格畸變與相分離，維持分子有序性，從而保障器件在動態形變下的光電性能與機械耐久性。

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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