超薄有機光伏（OPV）器件具有超柔、超共形和超輕的特性，在電子皮膚和可穿戴電源等方面具有廣闊的應用前景。當前文獻報道的超薄（< 10 μm）OPV器件的厚度主要由基底決定。然而，這些超薄基底的存在也帶來了一些挑戰(zhàn)：一方面，基底的彎曲剛度仍然限制了OPVs的彎曲和貼合能力，尤其是在復雜微結構表面上。另一方面，超薄OPV與基底和目標物體之間的自粘附性通常不足，需外部輔助以確保OPV與目標表面的緊密貼合。
近日，西湖大學柳佃義團隊采用水中剝離工藝，制備出了無基底的超薄超柔超輕OPV。器件的總厚度約200 nm，是目前報道的最薄的OPV器件。超薄OPV器件的PCE為11.6%，其功率質量比為109.4 W g-1，是所有類型太陽能電池中的最高值。（圖1）
圖1 超薄OPV的器件結構、制備流程圖、不銹鋼絲環(huán)上的超薄OPV展示、超薄OPV截面SEM圖、各類光伏器件的功率質量比統(tǒng)計。
超薄OPV曲率半徑可小至2 μm以下，在1000次壓縮-拉伸測試后PCE仍能保持為初始值的90%，展示出極好的柔性。
圖2 超薄OPV在PDMS上經過壓縮后產生的褶皺光學形貌、褶皺三維形貌、褶皺截面輪廓曲線和曲率曲線、超薄OPV在不同壓縮-拉伸循環(huán)下的歸一化性能變化。
此外，超薄、超柔、超輕的OPV器件還具有良好的自粘性和共形能力，可以輕松地自粘附且完美共形至復雜表面，甚至可以貼合到昆蟲的翅膀上，而不影響昆蟲飛行。
圖3 基于玻璃基底OPV和附著在玻璃半球上超薄OPV的J-V曲線、超薄OPV在肥皂泡及樹葉和草蛉蟲翅膀上的照片。
通過簡單的剝離工藝獲得了一種超薄的無基底 free-standing OPV，是迄今為止最輕、最薄、最柔的OPV器件。超薄OPV表現出出色的共形能力和自粘性，無需外部輔助便能附著在曲面或其他復雜的表面上。超輕、超柔、超薄的特性使free-standing OPV在需要輕量化器件的應用中具有很高的價值，在可穿戴電子產品、無人機等方面具有很大應用前景。該器件也可以作為監(jiān)測植物、昆蟲和其他小型生物活動的候選設備，而不會影響它們的正常行為。
來源：高分子科學前沿
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