侧链工程化绝缘聚合物的分布机制使得高性能的本征可拉伸有机光伏器件成为可能

《Advanced Materials》：Side-Chain-Engineered Insulating Polymer Distribution Enables High-performance Intrinsically Stretchable Organic Photovoltaics

侧链工程改性绝缘聚合物PMMA作为多功能添加剂，通过调控相容性、链扩散性和结合位点，在PM6/Y6基体中形成双应力耗散网络，同时优化电荷传输效率。10PMMA器件PCE达19.01%，20PMMA器件拉伸100次后仍保持87% PCE和10.8%断裂应变，实现效率与机械性能的协同提升。

　　

摘要

本质可拉伸的有机光伏器件（is-OPVs）面临着效率与可拉伸性之间的关键权衡，这限制了其在可穿戴设备中的应用。本文提出了一种创新的分子设计策略，利用侧链工程化的绝缘聚合物——聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚苯基甲基丙烯酸甲酯（PBMA）作为多功能添加剂，同时提升器件的电子性能和机械性能。通过协同控制这些添加剂的相容性、链扩散性以及与PM6/Y6组分的结合位置，PMMA能够选择性地分布在PM6供体的非晶区域，并促进晶体区域的分子有序排列，从而形成双重应力消散网络和高效的电荷传输路径。结果表明：含有10% PMMA的刚性器件实现了19.01%的功率转换效率（PCE）；而含有20% PMMA的刚性器件仍保持18.53%的PCE（仅损失2%）。更令人印象深刻的是，可拉伸的20PMMA器件表现出卓越的机械韧性：在经过100次拉伸循环（拉伸幅度为10%）后，其断裂应变提高了2.2倍，PCE保留率仍达到87%，远优于对照组器件（PCE保留率为50%）。这项研究为is-OPVs中的绝缘聚合物添加剂设计提供了基本原理，证明了通过分子调控微观/纳米尺度分布可以同时优化电子性能和机械性能。这些发现为高性能可拉伸电子器件提供了通用材料平台，尤其是在对效率和耐用性要求极高的下一代可穿戴能源技术中。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。