【儀表網 研發快訊】面對全球自然環境惡化的挑戰，發展可再生清潔能源已成為最重要的解決方案之一。有機太陽能電池(Organic solar cells，OSCs)作為新一代的光伏技術，憑借質輕、透明、柔性、成本低等優點受到了廣泛關注，在光伏建筑一體化、可穿戴柔性電子器件和物聯網設備等領域具有十分廣闊的應用前景。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所有機光電材料與器件團隊長期從事高效有機太陽能電池的研究(Joule 2021, 5, 2395; Energy Environ. Sci. 2023, 16, 3119; Adv. Mater. 2022, 34, 2202752; Adv. Mater. 2023, 35, 2305562; Adv. Mater. 2022, 34, 2202752; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62,, e202310034; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202318360)。近期，該團隊葛子義研究員和楊道賓副研究員等在頂級期刊Chemical Society Reviews上發表題目為“Stability of organic solar cells: toward commercial applications”的綜述論文(Chem. Soc. Rev. 2024, DOI: 10.1039/D3CS00492A)，系統總結了近年來有機太陽能電池穩定性的研究進展，從材料、界面、空氣、光、熱和機械穩定性等方面討論了研究現狀，指出在邁向商業化過程中所面臨的穩定性挑戰，并提出未來高效穩定有機太陽能電池的研究方向(圖1)。
隨著有機太陽能電池中光伏材料的發展和制備技術的優化，其光電轉換效率迅速提高，目前單結和串聯器件的最高光電轉換效率已超過19%和20%，半透明、室內和柔性器件的PCE也分別超過15%、33%和18%。然而，目前研究人員對材料穩定性和器件壽命的關注較少，只有約15%的論文進行穩定性研究，且測試標準不一，同時在光熱條件下器件壽命較短，難以滿足商業化應用的需求(圖2)。本綜述首先總結了通過材料設計提高穩定性的方法，如開發新型給體、受體、單組分材料、第三組分材料、空穴傳輸材料和電子傳輸材料。其次，仔細回顧了通過器件工程提高器件穩定性的策略，包括界面修飾、工藝優化和電極改性等方法。再次，從材料、界面、空氣、光、熱和機械穩定性等方面討論了研究現狀。最后，對未來的發展方向進行了展望，希望可以早日實現有機太陽能電池的商業化應用。
寧波材料所碩士研究生丁鵬飛為論文第一作者，寧波材料所葛子義研究員和楊道賓副研究員為論文的共同通訊作者。該工作得到了國家杰出青年科學基金(21925506)，國家自然科學基金(U21A20331)和浙江省自然科學基金(LQ22E030013)的支持。
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