有机太阳能电池由于具有柔性、轻质、无毒、高效、与卷对卷溶液法兼容等优势，在光伏建筑一体化、室内光伏、可穿戴电子和便携式能源中具有巨大的应用潜能。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所印刷薄膜光伏研究团队长期致力于柔性印刷有机光伏电池关键材料开发以及核心技术研发，近期团队在印刷电极和活性层方面取得如下研究进展。
在电极大面积制备方面，团队前期聚焦卷对卷凹版印刷技术，通过精确调控纳米银线墨水的流变性能，解决了凹版印刷中的丝线问题，成功制备出光电性能优异的大面积（>200 c㎡）银线薄膜电极，其方阻低至10.8 Ω/□、透过率达95.4%（550 nm）、粗糙度小于10 nm，性能指标达到国际领先水平（Adv. Funct. Mater. 2021,31,2007276）。除了电极透过率和方阻要求，透明电极的表面粗糙度以及微区的电荷提取能力也是影响光电器件性能效率的主要因素之一。针对该问题，团队发展了基于银纳米线与金属氧化物的复合透明电极，利用金属氧化物在银纳米线孔洞中形成微区电荷传输通道，同时降低电极的表面粗糙度（J. Mater. Chem. A 2021,9,16889-16897）。
此外，团队发展一种自下而上的处理方法，利用热压处理和光敏材料选择性填充的策略，提升银线之间的搭建，提升电学接触，同时减少局域的粗糙度（Adv. Funct. Mater. 2025,doi.org/10.1002/adfm.202506783）。研究结果显示，热压处理有效改进了纳米线网络的节点搭接，使得透明电极方阻降低。光敏材料选择性填充在网络的孔隙中，在保证高透过率的同时提升电极的平整度，降低粗糙度，使得柔性有机太阳能电池的良品率有效提升。进一步，团队提出了Ag栅线复合电极技术，并引入α-ZnO修饰层调控Ag栅线的生长模式，成功制备出具有低接触电阻、高致密性和光滑表面的复合电极，使大面积单基板电池效率显著提升（Adv. Sci. 2025,12,e2410931）。研究结果表明，在AgNWs电极上预沉积α-ZnO修饰层作为润湿层，克服了由AgNWs电极复杂的表面状态和三维多组分结构导致的Ag网格在AgNWs上通过VW方式生长的问题。基于优化的栅线结构（栅线数量、间距和宽度），4 c㎡单基板器件效率达到了14.70%。
图1. 热压处理结合光敏材料选择性填充纳米网络孔洞策略提升透明导电电极光学透过率以及导电性:(a)制备示意图，(b) 电极照片，(c) 电极光学透过率，(d) 电极方阻统计
在印刷太阳能电池有机光活性层方面，团队系统研究了印刷墨水的粘度对墨水转移率、薄膜均匀性的影响（Sci. China. Mater. 2024,67,2600-2610，Sci. China. Mater. 2024,doi.org/10.1007/s40843-024-3156-6）。近期，团队就大面积印刷薄膜的形貌均匀性问题开展研究。选用三类非卤溶剂为模型，考察不同溶剂加工条件下薄膜的缺陷，揭示了墨水粘度、溶剂与基底间作用强度对薄膜丝状缺陷、流水状缺陷的形成规律，进而提出了印刷有机光活性层薄膜对溶剂的多维度要求模型。基于优选的溶剂，研究团队实现了100 c㎡以上印刷柔性电池效率超过13%，该工作发表于Adv. Mater. 2025,37,202500115，郑州大学和苏州纳米所联合培养硕士研究生杨书涛为论文第一作者，郑州大学郭丰启、北京航空航天大学孙艳明、苏州纳米所马昌期、骆群为论文通讯作者。上述工作得到了国家自然科学基金、苏州市院士工作站等项目资助，同时研究工作得到苏州纳米所纳米真空实验互联站（Nano-X）的支持。
图2. 卷对卷凹版印刷制备大面积有机太阳能电池模组：(a) 制备示意图，(b) 材料结构式，(c) 模组照片，(d) 电池J-V曲线，(e) 卷对卷制备柔性期间效率统计，(f) 模组/单电池效率保持率统计
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