中國的研究人員最近開發出一種新型聚合物太陽能電池，該電池在功率轉換性能上表現穩定。這項研究由武漢科技大學的研究團隊進行，成功實現了 19.1% 的轉換效率。研究成果發表在期刊《Matter》上，探討了聚合物受體光化學性能不佳的根本機制，並開發了一種通過小分子摻雜來提高效率和穩定性的方法。
聚合物太陽能電池的優勢在於其輕量、靈活和可溶液加工的特性，但由於操作穩定性和性能不足，其實際應用長期受到限制。研究顯示，通過解開聚合物鏈並促進有序的分子堆積，最終裝置實現了 19.1% 的有前景的功率轉換效率，並且在空氣中具有超過 2,000 小時的穩健 T97 使用壽命。
研究團隊表示，他們的發現為可行的有機光伏材料和裝置架構鋪平了道路，推進了聚合物太陽能電池的商業化，並有潛力應用於可持續的分佈式能源系統。聚合物太陽能電池在 2,000 小時後能夠保留 97% 的性能。通過將小分子受體摻入聚合物基質中，研究團隊改善了分子堆積，增強了穩定性和電荷傳輸，使得這些裝置達到「超穩定」的性能。
研究人員還揭示了聚合物受體弱光穩定性的機制。提升功率轉換效率（PCE）和操作穩定性對於聚合物太陽能電池的商業可行性至關重要。研究探討了一種最先進的聚合物受體（PMA）PY-IT 的結構和形態穩定性，通過一系列光照和熱鬆弛測量方法進行研究。
研究顯示，除了小分子受體（SMA）常見的 C–C 鍵弱點外，PMA 還存在重複單元之間的額外弱鍵，導致光化學穩定性不足。令人鼓舞的是，發現將 SMA 摻入 PMA 可以減少鏈糾纏和自由體積，從而改善分子堆積，提高光化學和熱穩定性。
這項簡單的策略同時創造了有效的電荷傳輸通道，同時減少了光活性層中的自由體積。研究結果顯示，這些裝置在空氣中運行 2,000 小時後保留了 97% 的初始效率，推算壽命超過 100,000 小時。研究的共同作者王韜告訴《PV Magazine》，這項工作闡明了有機半導體的分子和形態結構如何影響裝置壽命，並為靈活有機光伏的商業化提供了實際路徑。
