有效控制弹性体密度可制造出机械性能优异且高效的自拉伸有机太阳能电池

本研究提出有效弹性体密度（D_e）作为统一分子描述符，系统分析TPE结构多样性对IS-OSCs性能的影响。实验表明D_e与延展性呈正相关，但会延长激子寿命和抑制电荷传输。当D_e=1.5 mol/m3时，器件在30.6%拉伸下保持初始PCE的80%，效率达14.3%，是目前最佳性能报道。该框架为可拉伸光电器件分子设计提供理论指导。

　　

摘要

本征可拉伸的有机太阳能电池（IS-OSCs）在下一代可穿戴电子设备中具有巨大潜力。引入热塑性弹性体（TPEs）为提高机械柔韧性提供了一种经济高效的策略。然而，TPE结构多样性对器件性能的影响在很大程度上被忽视了。在这项研究中，引入了“有效弹性体密度”（D_e）这一概念作为统一的分子描述符，以定量评估弹性体结构如何影响IS-OSC的形态和功能。研究表明，增加D_e可以通过促进非晶区域的畴粗化和表面粗糙化来增强可拉伸性，但同时也会延长激子寿命并抑制电荷提取和传输。值得注意的是，IS-OSCs在临界D_e为1.5 mol m^?3时达到最佳平衡状态，此时初始光电转换效率（PCE）高达14.3%，并且在30.6%的应变下仍能保持80%的初始PCE，这是迄今为止使用弹性体塑化策略的IS-OSCs所报道的最佳性能。这种基于描述符的框架为可拉伸光电设备中弹性体的分子设计提供了预测性和普遍适用的指导原则。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。