顆粒在線訊：近日，《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(Journal of the American Chemical Society)以“Realizing 17.5% Efficiency Flexible Organic Solar Cellsvia Atomic-Level Chemical Welding of Silver Nanowire Electrodes”為題（DOI:10.1021/jacs.2c01503），在線報(bào)道了蘇州大學(xué)李耀文教授在可印刷銀納米線柔性透明電極（FTE）可控生長(zhǎng)及高效柔性有機(jī)太陽能電池（FOSCs）構(gòu)筑取得的重要研究進(jìn)展。

近年來，F(xiàn)OSCs因其質(zhì)量輕、可溶液加工、具有可彎曲性等優(yōu)點(diǎn)引起了科研工作者的廣泛關(guān)注，并獲得了飛速發(fā)展。然而，F(xiàn)OSCs的效率較基于玻璃基底制備的剛性電池仍有較大差距，主要原因是基于塑料基底制備的柔性透明電極在面電阻、透過率及可加工性等方面受到了局限。銀納米線（AgNWs）作為新一代高導(dǎo)電率、高透過率、耐彎折的材料已被廣泛的應(yīng)用于柔性電子設(shè)備的柔性電極中。但是由于溶液加工的AgNWs之間較差的接觸以及與基底之間較弱的粘附力，使得FTE通常表現(xiàn)出較高的粗糙度和較差的導(dǎo)電及機(jī)械性能，嚴(yán)重影響了FOSCs的器件性能?；诖?，蘇州大學(xué)李耀文教授等人針對(duì)上述問題，提出了“可控還原—化學(xué)焊接”策略，通過向銀納米線溶液中引入具有還原性的離子液體（圖1a）和硝酸銀并與嵌有銀納米線（Em-Ag）的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底相結(jié)合，使被還原的銀以孿晶生長(zhǎng)方式焊接在AgNWs的結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)AgNWs和還原銀之間原子級(jí)接觸。這有助于在不犧牲光學(xué)透過率的情況下增強(qiáng)AgNWs的物理/電學(xué)接觸，提高FTE的機(jī)械性能和導(dǎo)電性能?；谠揊TE制備的FOSCs實(shí)現(xiàn)了效率的大幅度提升，以PM6:BTP-eC9:PC71BM為活性層的小面積器件（0.062 cm2）效率達(dá)到了17.52%。重要的是，這種FTE的制備方法適用于大尺寸印刷，采用刮涂方法制備的1 cm2 FOSCs的PCE高達(dá)15.82%。

圖1. （a）離子液體的結(jié)構(gòu)式;（b-c）不同反應(yīng)時(shí)間析出物的照片和XRD譜圖，其中*和#分別為AgCl和Ag的特征峰;（d） PET/Em-Ag/AgNWs-IL FTE的SEM圖像：白色框表示部分嵌入在PET襯底上的AgNWs，黃色框表示在AgNWs的結(jié)點(diǎn)處形成的顆粒。

圖2 （a）AgNWs結(jié)點(diǎn)FIB切割過程示意圖；（b）AgNW結(jié)點(diǎn)的透射電鏡剖面圖和（c）EDS圖譜;（d）圖2b中標(biāo)記區(qū)域1的透射電鏡截面放大圖像;（e）左:圖2b中標(biāo)記區(qū)域2的透射電鏡截面放大圖像;右:所選區(qū)域的HR-TEM圖像。

圖3.（a）制備AgNWs FTE流程示意圖；（b）Em-Ag/AgNWs-IL FTE(不含襯底)在不同濃度離子液體時(shí)的方塊電阻、電導(dǎo)率和（c）透過光譜。附圖: FTE在10 cm × 10 cm尺度下的照片；（d）FTE的FoM值。

圖4. （a）FOSCs結(jié)構(gòu)示意圖以及給體PM6與受體Y6、BTP-eC9和PC71BM的分子結(jié)構(gòu)；（b）小面積FOSCs的J-V曲線；（c）大面積柔性透明電極透過率及面電阻均一性；（d）1cm2 FOSCs的J-V曲線；（e）FOSCs效率統(tǒng)計(jì)分布圖。

圖5.（a）PET/Em-Ag/AgNWs和PET/Em-Ag/AgNWs-ILFTE的方塊電阻隨彎曲次數(shù)增加的變化趨勢(shì)。插圖:彎曲試驗(yàn)示意圖；（b）PET/Em-Ag/AgNWs和PET/Em-Ag/AgNWs-IL FTE在剝離力作用下方塊電阻的變化。插圖:剝離試驗(yàn)示意圖；（c）0.062-cm2 FOSCs經(jīng)過6000次彎曲之后的PCE衰減；（d）0.062-cm2 FOSCs在1200次不同彎曲半徑下彎曲循環(huán)后的相對(duì)PCE衰減；（e）1-cm2 FOSCs經(jīng)過6000次彎曲的PCE衰減過程。插圖: FOSCs在彎曲時(shí)的照片。

綜上所述，該工作在AgNWs結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了Ag+的可控還原，銀納米線與被還原銀顆粒之間獲得了原子級(jí)別的物理接觸，在銀納米線間形成了“銀納米線—還原銀—銀納米線”導(dǎo)電通道，制備的FTE同時(shí)具有高的電導(dǎo)率和透光率。相關(guān)研究工作對(duì)于推動(dòng)高性能銀納米線電極的商業(yè)化有重要的意義，并有望進(jìn)一步促進(jìn)高性能、大面積柔性光電器件的發(fā)展。

該工作第一作者是蘇州大學(xué)在讀博士研究生曾光和博士后陳煒杰，通訊作者為李耀文教授。致謝蘇州大學(xué)嚴(yán)鋒教授、胡寅博士研究生在離子液體材料方面提供的幫助。該研究成果得到了國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金（51922074）等項(xiàng)目的資助和支持。