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特別說明：本文由米測技術中心原創撰寫，旨在分享相關科研知識。因學識有限，難免有所疏漏和錯誤，請讀者批判性閱讀，也懇請大方之家批評指正。

原創丨彤心未泯（米測 技術中心）

編輯丨風云

有機光伏（OPV）具有輕質、易于加工和優異的機械靈活性等突出特點，在為物聯網以及可穿戴和便攜式電子產品供電方面具有巨大的應用潛力。為了給應用提供足夠的電力，需要制造大面積的柔性OPV組件。然而，實現高效、穩定的大面積柔性OPV組件具有挑戰性。

基于此，華中科技大學周印華等人通過抑制電分流和改善電接觸來提高大面積柔性有機光伏組件的性能。首先，將銀納米線嵌入聚合物基底中以降低表面粗糙度，從而減少電分流。其次，在P2處引入Cr (5nm)/Ag (40nm)線以改善相鄰子電池之間的電接觸。Cr/Ag線表現出比有源層更高的激光蝕刻耐受性（2.61±0.01J?cm^?2），在P2處為有效的電接觸創建了寬激光蝕刻窗口。薄Cr層對于抑制熱退火下Ag膜的聚集以保持高激光蝕刻耐受性和高電導穩定性非常重要。Cr/Ag線的引入同時提高了柔性OPV組件的光伏效率和穩定性。這些改進提高了柔性有機光伏模塊的光伏效率和光照穩定性。大面積柔性組件的認證效率為14.04%（有效面積：41?cm²）和13.10%（有效面積：370?cm²，開路電壓為103.51?V），連續工作后仍保持初始效率的90.4±2.3%照明時間為912小時。

大面積柔性模塊的結構與性能

作者展示了大面積柔性OPV組件的器件結構，其有效面積為41cm²。該模塊包含14個子單元。每個單元的寬度為0.41 厘米，長度為7.14 厘米。他們的 PCE范圍為13.8%至14.2%，平均為 14.05±0.15%。41cm²柔性OPV組件的認證光伏性能為：V_OC=11.67?V，I_SC=69.06?mA，FF=?71.44%，PCE=14.04%。370cm²柔性OPV組件的PCE也通過了認證，認證性能為：V_OC=103.51?V，I_SC=67.09?mA，FF=69.81%，PCE=13.10%。該組件在1個太陽光照下可提供103.51?V的高V_OC和4,847.73?mW的高功率，表明大面積柔性OPV組件的應用潛力。

圖  大面積柔性OPV組件的結構與性能

嵌入柔性聚合物基底中的大面積銀納米線

將AgNW嵌入PVA中以降低其表面粗糙度，從而減少大面積柔性OPV模塊的電分流。PET/AgNWs 電極上的1 cm²柔性器件顯示PCE幾乎為零，且電力短缺，AgNW的嵌入策略對于進一步擴大柔性 OPV 模塊的規模非常重要。

圖  大面積AgNWs-em-PVA柔性透明電極

有源層和AgNW電極的激光耐受性

作者分別研究了AgNWs-em-PVA(FAgNWs-em-PVA)和有機活性層(FAL)的激光蝕刻注量。十個樣品的平均 FAgNWs-em-PVA為0.21±±0.01JJcm^?2。為了創建去除活性層并保持AgNWs-em-PVA完整的激光蝕刻窗口，作者在 AgNWs-em-PVA/PEI-Zn上沉積 40 nm Ag 或 Cr (5nm)/Ag (40nm)在 P2 處，以保護底部 AgNWs-em-PVA 電極在有源層激光蝕刻過程中免受損壞。結果表明，Ag或Cr/Ag的沉積增強了光伏性能。

圖  有源層和電極膜的激光蝕刻注量

大面積柔性OPV組件的穩定性

作者展示了在P2處采用Ag (40 nm)或Cr (5 nm)/Ag (40 nm)的柔性模塊在連續彎曲下的效率演變。在P2處添加Cr/Ag的柔性模塊在4,000次彎曲循環后仍保持其初始效率的93.2±2.2%。作者還測試了P2處Cr/Ag組件在垂直彎曲下的彎曲穩定性。在r為 2mm的4,000次彎曲循環后，模塊效率仍保持其初始效率的94.8±2.1%。在連續照明912 h后，P2處Cr/Ag的柔性組件保持了初始效率的90.4±±2.3%。結果證實了Cr的引入提高了P2處相鄰子電池之間電連接的穩定性，從而提高了組件性能的穩定性。

圖  薄膜和器件穩定性

參考文獻：

Lu, X., Xie, C., Liu, Y. et al. Increase in the efficiency and stability of large-area flexible organic photovoltaic modules via improved electrical contact. Nat Energy (2024). 

https://doi.org/10.1038/s41560-024-01501-1