高强度光照下本征稳定的有机太阳能电池

摘要： 有机光伏电池如今正接近具有商业可行性的效率水平，尤其适用于发挥其柔性与半透明特性独特优势的应用场景1–3。然而其可靠性仍是主要问题——目前报道的最稳定器件也仅能维持数年便出现性能衰减4–8。这导致人们普遍认为：采用弱键合有机材料制备的器件必然存在使用寿命短的固有缺陷，尽管有机发光器件（可实现数百万小时使用寿命9）的快速发展与广泛应用并未改变这一认知。本研究考察了一类热蒸发制备的极高稳定性单结有机光伏电池。通过将封装电池置于高达37倍太阳光强的白光照射下加速老化测试，这些电池在超过68天的照射后仍保持初始效率的87%以上。其降解速率随光强呈超线性增长，由此推算出T80本征寿命（功率转换效率降至初始值80%所需时间）超过4.9×10^7小时，相当于户外使用27,000年。另将第二组电池置于中心波长365纳米的20倍太阳紫外光下照射848小时（相当于户外累积1.7×10^4小时/9.3年的辐照剂量），测试全程未观测到效率损失。总体表明：惰性气氛封装的有机太阳能电池具有卓越稳定性，这为其作为实用发电器件的未来发展前景带来希望。