全聚合物太陽能電池具有良好的透明性、溶液加工性和出色的機械靈活性等特點，因而受到關注。由于聚合物存在的長共軛分子骨架和大分子量使得微觀形態難以調控，限制了全聚合物太陽能電池的短路電流密度和填充因子。此外，作為評估應用前景的關鍵，柔性器件的應力應變特性與機械穩定性之間沒有明確統一的評價標準，制約了光伏器件性能與機械穩定性的發展，并混淆了未來的研究方向。
近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員包西昌帶領的先進有機功能材料與器件研究組，設計具有苯基烷基側鏈的小分子作為固體添加劑，在特征側鏈的輔助下與聚合物受體產生的多重非共價相互作用，尤其是添加劑苯基烷基的苯基與受體端基之間形成新的非共價鍵，提高了PY-IT亞晶相的分子間作用強度和有序性，提升了全聚合物太陽能電池的光伏性能和機械穩定性。通過獨立誘導分子堆疊和垂直相分離，偽平面異質結的全聚合物太陽能電池實現了19.01%的效率和近80%的填充因子，這是當前全聚合物太陽能電池的最高值之一。同時，科研人員探討斷裂伸長率、韌性、彈性變形、彈性模量和屈服強度等各種變量在應力應變下的變化發現，與傳統斷裂伸長率和彈性模量相比，活性層的彈性形變可以更真實地反映器件的相分離自修復能力和彎曲穩定性，這為開發具有優異性能和機械靈活性的先進全聚合物太陽能電池提供了研究思路。
相關研究成果發表在《能源與環境科學》(Energy & Environmental Science)上。研究工作得到國家自然科學基金、中國博士后科學基金、山東能源研究院專項基金、山東省博士后創新人才支持計劃等的支持。
