聚合物太阳电池具有柔性、薄、轻等特点,可以采用卷对卷工艺批量生产。囿于高效率光电活性材料以及大面积制备技术等技术瓶颈,聚合物太阳电池的研究主要集中于实验室小面积器件的制备。美国Konarka公司早先已经实现聚合物太阳电池的卷对卷生产,然而终因其光电转换效率低、价格高等原因而宣布破产保护。为进一步推动我国新型太阳电池大面积化研究进程,杨小牛研究员研究组在科技部国家高技术研究发展计划、国家自然科学基金委、中国科学院"太阳能行动计划"等支持下展开了有机聚合物太阳电池高性能和大面积化技术的研究并取得突破性进展。据报道,聚合物太阳电池实验室最高效率已经超过10%,1然而其不但面积仅数个毫米见方,而且制备条件要求苛刻。当电池的面积增加到数个平方厘米时或者在大气环境中制备,其光电转换效率会急剧下降。为了解决这一国际难题,研究小组利用超声喷涂技术的大面积化生产装置整合材料设计合成筛选、光敏层及各功能层大面积制备工艺、大面积模组制备、封装及老化等方面优化了整个聚合物太阳电池大面积制备工艺。研究团队通过材料设计合成解决了材料的稳定性、溶解性以及对光敏层厚度敏感性等因素对大面积工艺的限制;优化各功能层和光敏层电子墨水配方和成膜工艺,最大限度的抑制了由于大面积制备工艺薄膜质量下降而导致的光电转化效率随电池面积增加而急剧衰减的问题;大面积模组电池制备寻求模组面积和有效面积平衡,实现最优模组效率;封装及老化测试进一步将聚合物太阳能电池推向应用。该研究团队采用大面积工艺制备了面积约为1厘米见方的电池模块,其光电转换效率达到5.0%。当电池模块面积增加至10.2平方厘米,其光电转换效率仍高达4.2%;面积大于100平方厘米电池模组器件效率达到3.5%,均已达到世界领先水平(相对于已报道的具有类似面积的电池)。2,3采用该生产线可以在玻璃或者柔性基底上制备大面积太阳电池模组,并能实现半连续化生产。效率、价格和寿命是衡量太阳电池能否产业化的三个基本指标参数,如何制备高效率、低成本和长寿命的柔性太阳电池模组是聚合物太阳电池研究的核心问题。目前,研究团队正在完善聚合物给体材料的分子设计和大面积太阳电池的制备及后处理工b艺,积极探索在柔性透明基底上制备大面积聚合物太阳电池模组,并通过材料选择以及模组封装延长电池的寿命,以期在中长期驻空飞行器、便携式电子设备获得应用。