柔性有机太阳能电池（FOSCs）因其高效率、轻柔、可卷对卷印刷等特性，在光伏建筑一体化、可穿戴电子和便携式能源等领域具有巨大的应用潜能。柔性透明导电电极是影响器件效率与稳定性的关键，常规柔性衬底的水氧渗透导致器件性能衰减，严重制约其应用进程，而传统的外层封装结构往往牺牲器件的光学与力学性能，同时会增加器件整体的重量。

针对上述问题，中国科学院苏州纳米所印刷薄膜光伏实验室提出了一种基于光敏性的邻硝基苄醇衍生物（NBE）溶液的界面修饰策略。该修饰材料可在光照下实现从亲水性到疏水性的可控转换。亲水状态显著改善AgNWs透明电极在阻隔膜基材上的浸润性与均匀性，保证器件的性能；转化后的疏水表面有效增强了电极的阻隔性能，提升电池在空气中的可靠性。

图1 阻隔膜性能以及阻隔膜原位制备器件的结构及厚度对比

该工作对比了柔性有机太阳能电池（FOSCs）的传统外部封装结构和本研究提出的原位结构示意图，展示了阻隔膜的优异透过性以及原位阻隔膜FOSCs结构在制备器件更轻薄、高透光性的特点。NBE光敏亲疏水转换材料的机理是在光照下，光引发剂BAPO引发丙烯酸酯功能化的NBE分子末端的碳碳双键与交联剂PETMP中的多个巯基（-SH）发生加成聚合反应。该反应过程中，大量亲水性的巯基被消耗，导致薄膜表面化学组成发生变化，从初始的亲水状态逐渐转变为疏水状态，从而实现表面润湿性的可控转换。

该工作通过钙膜法对不同修饰基材的水蒸气透过率（WVTR）进行对比测试。通过引入亲水材料聚乙烯醇（PVA）作为参照，系统性地探究了可亲疏水转换材料与亲水材料的修饰性能差异。结果可以看到经过NBE修饰后的阻隔膜WVTR能够接近玻璃材料，有着较高的阻隔性能。

图2 NBE修饰层亲疏水转化机理以及修饰前后薄膜性能对比

此外，该工作对比了阻隔膜银纳米线（BF/AgNWs）、亲水材料PVA修饰的电极（BF/PVA/AgNWs）、NBE溶液修饰的阻隔膜电极（BF/NBE/AgNWs）的分布形貌、光学性能、机械性能等特性。结果显示BF/NBE/AgNWs电极展现出了优异的银纳米线分布均匀性、电极的高透过率、高粘附力以及耐弯折的优异性能。

最后，在NBE修饰的阻隔膜上原位制备PM6:L8-BO二元体系和PM6:BTP-BP-4Cl:PC₆₁BM三元体系的FOSCs器件，器件效率分别达到15.28%和16.33%。同时BF/NBE/AgNWs器件在空气中放置600h后仍保留近80%的初始效率，在水中浸泡4h后仍保留平均高达94%的初始效率，且在弯折10000次后仍有95%的初始效率。这说明了亲疏水NBE修饰策略可获得兼具高效率与高稳定性的柔性有机太阳能电池，为解决柔性有机太阳能电池稳定性难题提供了新思路。

图3 器件性能

图4 器件稳定性

上述工作以 High Efficiency and Stable Flexible Organic Solar Cells Facilitated by Light Sensitive Hydrophilic-to-Hydrophobic Converting Surface Modification of the Flexible Barrier Films为题发表在Advanced Materials上。苏州纳米所硕士生陈阳、上海有机所硕士生岳超、苏州纳米所硕士生熊威为论文第一作者，上海有机所李维实研究员、苏州纳米所马昌期研究员、骆群研究员为论文通讯作者。研究工作获得国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的支持，并得到苏州纳米所纳米真空互联实验站的技术支持。

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