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2023 Energy & Environmental Science(IF:38.532): 李剛團隊實現半透明可延伸的穩定、高效率有機光伏 PCE達10.9%

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        後疫情世代,生活模式產生巨量變化,雖然消費電子產品短暫面臨2022年全面性衰退,但源自健康醫療、遠端工作、元宇宙應用等需求,穿戴裝置有爆發性成長,研調機構IDC樂觀看待2023年以印度為主的新興市場需求回升、全球經濟好轉帶動下,2023年穿戴式裝置出貨量有機會回到正成長的軌道,預估將年增4.6%、來到5.39億台。

        然而穿戴裝置發展路途中,如要採用太陽能供電方式,克服續航力限制,首要面臨的即為電力供應及機構件可繞性設計挑戰,香港理工大學李剛等人研究團隊,提出了最新研究結果:半透明is-OPV架構完整解決方案,達到PCE:10.9%、可透射可見光、機械強度76的破紀錄優異表現,可望為穿戴式裝置電力、透明度、可饒性帶來相當影響。

        研究團隊利用由鋁鋅氧化物 (AZO) 和銀奈米線 (AgNWs) 構成的複合材料製成奈米銀線,製作出宛如鋼筋混泥土般卻可向後拉伸的透明電極 (STE),它不僅提供了有效的電荷傳輸和收集的 3D 遠程路徑,而且還增強了界面穩定性。研究團隊使用光焱科技Enlitech的太陽光模擬器SS-X系列以及量子效率檢測儀QE-R檢測實驗結果。在AAA級下的有機光伏為例,其PCE轉換率為12.8%、平均可見光透射率為 26.7%。

       此外通過使用嵌入熱塑性聚氨酯的 AgNWs 作為前端 STE,在此文中完整的製程下所產的半透明 is-OPV 實現了創紀錄的 PCE:10.9% ,而且還有相當出色的76機械強度。

       且考量穿戴式裝置的適用場景,耐用性方面備受大家關注,透過本文製出的半透明is-OPV,歷經500次,每次至少10%的拉伸-釋放循環,仍可以保持初始值的5%,優異的結構與效率特性,為半透明is-OPV運用在穿戴式裝置及類膚性電子裝置上,提供了一個完整的解決方案。

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基於PM6:BTP-eC9的器件 (a) 200次循環後,具有不同曲率半徑的連續彎曲的代表性J-V曲線,

(b) 通過3000 次循環彎曲-展平過程的1.5 毫米曲率半徑。

 

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(a) 電流密度和亮度-電壓曲線,(b) 電流效率-亮度曲線,(c) 量子效率-亮度曲線,(d) is-OLED 器件的發射光譜。

推薦儀器:太陽光模擬器QE-R -PV/量子效率光學儀

本文關鍵字: OPV、可拉伸有機光伏、

原文:https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/EE/D2EE03096A

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