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有機太陽能電池（OSCs）由于其質輕、半透明和顏色可調等優(yōu)點，在可穿戴/便攜式電子設備中具有極大的應用潛力。近年來，隨著非富勒烯小分子的快速發(fā)展，基于聚合物給體和非富勒烯小分子兩組分共混體系的OSCs能量轉換效率（PCE）已經接近19%。受限于非富勒烯小分子受體的脆性，該類OSCs的力學性能通常較差，難以滿足可拉伸/穿戴應用。因此，如何在保持高PCE的情況下改善活性層的力學性能成為亟待解決的問題。
針對以上問題，天津大學材料科學與工程學院的葉龍教授和耿延候教授等前期報道了在聚合物:非富勒烯小分子共混體系中加入少量的富勒烯PC 71BM，能夠優(yōu)化薄膜的分子堆積和相分離結構，從而同時提高共混薄膜的裂紋起始應變（COS）和光伏性能（PCE）。此外，他們提出基于聚合物:非富勒烯小分子:富勒烯三元共混體系的彈性模量能夠通過擴展的三組分力學模型進行預測（ Adv. Energy Mater.2021, 11, 2003506, DOI: 10.1002/aenm.202003506, ESI高被引論文）。

由于富勒烯的引入會使共混薄膜的彈性模量增大，且對COS的提高幅度不大。最近，該團隊提出了一種提高聚合物:小分子共混體系拉伸性能的新方法，即引入商業(yè)化低成本的熱塑性彈性體-SEBS作為第三組分。同步輻射掠入射散射結果表明溶液加工的SEBS薄膜表現為非晶態(tài)，其具有優(yōu)異的可拉伸性能（斷裂應變超過1000%）和極低的彈性模量（ E＜10 MPa）。他們以三組分共混的PM6:N3:SEBS為模型體系，研究發(fā)現，隨著共混薄膜中SEBS含量增加，共混薄膜的COS逐漸增加，彈性模量逐漸下降。在同樣的拉伸應變下（30%），裂紋尺寸可以大幅減小。通過AFM、TEM、峰值力定量納米力學成像（PFQNM）、散射掃描近場光學顯微鏡（IR s-SNOM）和掠入射X射線衍射（GIWAXS）等結構表征技術對共混薄膜的聚集態(tài)結構進行了全面細致的表征，結果發(fā)現，SEBS在共混薄膜中易形成孤立的軟相，且隨SEBS含量增加，SEBS富集相逐漸增大。此外，隨SBES含量增加，共混薄膜在保持較高光伏性能的同時COS得到了1倍的提升。他們還發(fā)現該三組分共混體系的彈性模量可以用Coran-Patel模型進行擬合和預測。

為了驗證上述策略和力學模型的適用性，作者進一步選取了PBQx-TF:eC9-2Cl和PBDB-T:ITIC等代表性共混體系，分析了SEBS對不同聚合物:小分子共混體系光伏性能、力學性能的影響規(guī)律。結果顯示，以上3種三組分共混體系的彈性模量均可以用同一個力學模型進行預測。這種策略簡單、有效，可以為理解和調控多相多組分有機光伏薄膜的光伏性能以及力學性能提供參考。
相關結果以“Thermoplastic Elastomer Tunes Phase Structure and Promotes Stretchability of High-Efficiency Organic Solar Cells”為題發(fā)表在國際著名材料期刊《 Advanced Materials》，并被選為Editor’s Choice。天津大學材料科學與工程學院的博士研究生彭忠祥為文章第一作者，葉龍教授為通訊作者，天津大學為第一完成單位。論文的共同作者包括天津大學耿延候教授、中國科學院化學研究所侯劍輝研究員和上海光源楊春明副研究員。涉及的同步輻射測試在上海同步輻射光源和北京同步輻射裝置多個線站完成，s-SNOM表征得到Quantum Design公司盧曦博士的技術支持。該項研究得到了國家自然科學基金、天津大學北洋學者英才計劃啟動經費及應用光學國家重點實驗室開放基金的大力支持。 

原標題：天津大學葉龍教授《AM》：熱塑性彈性體“助力”有機光伏電池