实验室应磊研究员团队：动态二硫键网络实现自修复的本征可拉伸有机太阳能电池

开发本征可拉伸有机太阳能电池（IS-OSCs）面临在机械耐久性和光电子性能之间取得平衡的重大挑战。传统的基于π共轭聚合物的给体/受体共混膜在机械应变下往往表现出有限的拉伸性和不可逆的性能退化。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的应磊、钟文楷团队提出了一种新型的自修复给体/受体共混膜，通过在本体异质结膜中引入基于动态二硫键的交联网络来实现双网络形态。IS-OSC能在40%应变下多次拉伸-释放循环后，通过室温自修复过程恢复性能。这项工作为高度可拉伸和耐久的IS-OSCs提供了概念验证，为推进可穿戴能源设备领域的发展提供了有价值的见解。

该工作将可自修复的交联材料引入了顺序旋涂的活性层结构中，从而在活性层中创建了一种双网络的结构。制备方式如图a-b所示。动态二硫键在拉伸过程中耗散应变能在拉伸过程中消散应变能，同时在释放时无需外部干预即可自主修复微裂缝，恢复光伏性能。通过详细的形貌分析得到，交联网络保留了D/A混合物的结晶堆积和纳米级相分离，以保持器件高效的光子-电流转换。优化后的活性层在刚性器件中实现了16.39%的PCE并且使得COS提高两倍，达到15.6%。在30%应变下，IS-OSC保持了80%的初始PCE。此外，并且在40%应变下多次拉伸-释放循环后，通过室温自修复过程恢复性能。这些进步凸显了动态共价化学在克服有机电子器件的机械和光伏性能方面的潜力。

图 a-b)分子结构式以及活性层制备流程c) 共轭聚合物相分离网络与基于S-S键的可愈合交联网络相结合的双网络形态示意图

相关研究成果以“Dynamic disulfidebond networks enable self-healable and mechanically resilient intrinsicallystretchable organic solar cells”为题发表在Energy & Environmental Science上，其中通讯作者为应磊研究员和钟文楷副教授，第一作者为杨雯钰硕士生。该研究工作得到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、中央高校基本科研业务费专项资金等科研项目的资助。

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee01082a