可以在表面上涂漆或印刷的有機太陽能電池越來越有效，并且現(xiàn)在有希望結合到諸如也需要它們具有柔性的衣服的應用中。

萊斯大學化學和生物分子工程師Rafael Verduzco實驗室開發(fā)了柔性有機光伏器件，在恒定，低功率發(fā)電就足夠的情況下非常有用。

Verduzco和他的團隊采用了彈性添加劑網絡，使電活性材料不那么脆，幾乎沒有電流損失。

該研究發(fā)表在美國化學學會期刊“材料化學”上。

有機太陽能電池依賴于碳基材料，包括聚合物，而不是像硅這樣的硬質無機材料，以捕獲太陽光并將其轉化為電流。有機物也薄，輕，半透明且便宜。雖然中間的商用硅基太陽能電池的效率約為22% - 陽光轉化為電能 - 有機物的效率最高可達15%左右。

“該領域長期以來一直沉迷于效率圖表，”Verduzco說。“這些設備的效率有所提高，但機械性能也非常重要，而且這一部分被忽略了。

“如果你拉伸或彎曲東西，你會在活動層中出現(xiàn)裂縫而設備會失效。”

Verduzco表示，解決脆性問題的一種方法是找到本質上具有彈性的聚合物或其他有機半導體，但他的實驗室采取了另一種方法。“我們的想法是堅持使用經過20多年精心研發(fā)的材料，我們了解工作，并找到改善其機械性能的方法，”他說。

Rice研究人員混合了硫基硫醇 - 烯試劑，而不是制造網狀物并注入半導體聚合物。分子與聚合物共混，然后相互交聯(lián)以提供柔韌性。

這個過程并非沒有成本，因為太少的硫醇烯使結晶聚合物在壓力下容易開裂，而過多會降低材料的效率。

測試幫助實驗室找到了它的Goldilocks區(qū)域。“如果我們用這種網格替換50%的活性層，材料的光線會減少50%，電流會下降，”Verduzco說。“在某些時候，這是不切實際的。即使在我們確認網絡正在形成之后，我們還需要確定我們需要多少硫醇 - 烯來抑制骨折，以及我們可以放入的最大數量，而不會使它作為電子設備毫無價值。”

在硫醇烯約20%時，他們發(fā)現(xiàn)細胞保持了效率并獲得了靈活性。“它們是小分子，不會破壞形態(tài)，”Verduzco說。“我們可以照射紫外線或加熱或等待，隨著時間的推移，網絡將形成。化學反應溫和，快速，高效。”

下一步是拉伸材料。“純P3HT(活性聚噻吩基層)開始以約6%的應變開裂，”Verduzco說。“當我們添加10%硫醇 - 烯時，我們可以將其拉伸至14%。在約16%的應變下，我們開始看到整個材料出現(xiàn)裂縫。”

在高于30%的應變下，材料彎曲得很好但是作為太陽能電池變得無用。“我們發(fā)現(xiàn)我們的光電流基本上沒有損失高達約20%，”他說。“這似乎是最佳點。”

即使在釋放應變時，應變下的損壞也會影響材料。Verduzco說：“這種應變會影響這些晶體區(qū)域如何包裝并轉化為器件中的微觀斷裂。” “空穴和電子仍然需要通向相反電極的路徑。”

他說，該實驗室希望嘗試使用不同的有機光伏材料，同時努力使它們更具伸縮性，同時用于更大的測試電池。