上海交大团队研发单结有机太阳能电池，单结器件效率达19.6%( 四 ) “据我所知

而在应用上，除了文章开头介绍的几种之外，柔性可穿戴应用也是值得探索的重点方向，比如与纤维织物结合、与各种柔性器件结合，从而实现可穿戴的光伏织物等。
“再次刷新有机光伏器件的世界纪录”

文章图片
“我想对我来说，（研究中）最难忘的事情应该是获得有机光伏器件的效率突破，创造世界纪录。我们的课题组规模不大，并主要以有机太阳能电池的形貌研究为主。当我们第一次拿到Y6受体，并做出超过15%效率的器件时，非常激动。 ”刘烽说道。
随着对Y6的深入了解、以及对形貌的精细调控，器件效率开始不断突破甚至接近17% ，这在当时（2019年）是非常高的数值。该团队也意识到效率认证的重要性，但由于当时没有相关经验，在器件封装、效率认证方面也摸索过很长一段时间，经常会出现在实验室能测出性能很好的器件，但是封装后效率大降或者验证不出的情况。
在解决完所有问题后，课题组决定将器件送去美国可再生能源国家实验室（NREL ， NationalRenewableEnergyLaboratory）进行效率认证，这是国际最为权威的认证机构。由于器件需要长途运输，当时组里的学生们经常掐时间点通宵做器件，只是为了获得一个最高效率。
刘烽说：“第一次我们获得了16.4%的效率，与当时的世界纪录持平，对我们来说已是一个非常好的的结果，但没能在NREL的世界纪录表上‘打点’仍略有遗憾。后来经过4个多月的努力，终于在2019年10月获得了17.4%认证效率并成功在NREL效率表上打点。 2020年11月，我们再次刷新了有机光伏器件的世界纪录，获得了NREL认证的18.2%效率并保持至今。疫情期间，器件效率认证其实进行的相当困难，尤其是今年，对我们的工作影响很大。 ”
一路走来，也让刘烽总结除了这样的科研方法论：多维度多层次开展工作、协同推动进展。他说，该团队在形貌优化、器件性能优化、器件物理测量等方面一直坚持，否则也难以取得集成化的成果。
举例来说，课题组对结晶诱导形貌的探索坚持了接近5年的研究，收集了大量的数据去分析总结，最终才确定了结论。同时，他们在表征方面逐步递进更新，使得表征手段得以及时提升，从而可满足应对精细形貌表征的需求。比如，该团队在光伏研究过程中，还“顺带”发表了相关的表征方法学的论文[10] ，也通过不断总结和更新认识，发表了一些观点阐述类的综述论文[11] 。这些“部件”的组合，是推动成功的关键因素。
当然，有机太阳能电池要实现真正的商业化应用，仍需解决一些关键性问题。例如，大面积器件的模块制备的难题。目前，大多数有机太阳能电池相关研究，依旧着眼于旋涂法制备的小面积器件，主要原因在于制备方法简单、工艺成熟，较易获得平整均匀的薄膜，因此器件效率较高。
而大面积器件的制备，需采用刮涂、印刷等成膜方式，工艺更为复杂、技术难度较高。随着器件面积的扩大，效率往往会有一定程度的降低。另外，器件稳定性也是一个重要方面。
硅基、钙钛矿太阳能电池已经能实现上千甚至上万小时的稳定输出，但是目前有机太阳能电池的稳定性相对较低，主要原因在于有机分子在光照下的化学降解以及器件界面、封装等因素造成的器件稳定性的降低。 “这两方面都直接影响有机太阳能电池的商业化应用，我们会在后续开展相关研究。 ”刘烽最后表示。