第一作者：Quinn Burlingame
通訊作者：Stephen R. Forrest
通訊單位：University of Michigan
長期以來，有機光伏電池的效率正在逐步接近商業(yè)標準，尤其是在利用其柔性和半透明性的獨特潛力的相關(guān)應(yīng)用中。然而，有機太陽能電池的穩(wěn)定性的提高仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)，即便是迄今為止報道的最穩(wěn)定的有機太陽能器件也只維持了幾年的穩(wěn)定性。
研究人員發(fā)現(xiàn)，采用弱鍵合作用有機材料構(gòu)筑的太陽能電池器件其固有的缺點就是工作壽命短。盡管在過去的這些年里有機發(fā)光器件得到了快速發(fā)展和廣泛接受，且其循環(huán)壽命高達幾百萬小時，但是質(zhì)疑其穩(wěn)定性的觀點仍然存在。
有鑒于此，美國密歇根大學(xué)的Forrest團隊報道了一類超穩(wěn)定的熱蒸發(fā)單結(jié)DBP:C70有機光伏電池，TPBi:C70作為正極緩沖層，其穩(wěn)定性超乎你的想象。
圖1. 器件結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和老化測試數(shù)據(jù)
為了加速其老化過程，研究人員將包裝好的電池單體暴露在高達37個模擬太陽白光照射下。在暴露超過68天之后，這些電池的效率保持在初始效率的87%以上。電池的降解速率隨光照強度強度呈超線性增加，研究人員據(jù)此外推得到其固有壽命t80超過4.9×107小時。其中，t80是功率轉(zhuǎn)換效率降低至其初始值80%所需的時間，這相當于27000年的戶外工作時間。
圖2. 活化層材料的穩(wěn)定性評估
此外，研究人員將第二組有機光伏電池置于20個模擬太陽光的紫外線照射（中心波長為365納米）下長達848小時，該劑量需要1.7×104小時（9.3年）才能在室外累積。該試驗期間未觀察到明顯的效率損失。
圖2. 老化加速因子和壽命評估
總之，這項工作發(fā)現(xiàn)在惰性氣氛中封裝的有機太陽能電池是非常穩(wěn)定的，這使得它們作為一種實用的能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景大有可為。當然，所謂的27000年和9.3年都是模擬太陽光得出的估算數(shù)據(jù)，實際場景下并非如此，但是足以證明其威力無窮！
參考文獻：
QuinnBurlingame, Stephen R. Forrest et al, Intrinsically stable organic solar cellsunder high-intensity illumination, Nature, 2019
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1544-1
