FlexMat | 编辑推荐-柔性光伏和能源器件

Self‐doped conjugated polymers with electron‐deficient quinone units for enhanced electron transport in highly efficient organic solar cells

Xi Luo, Jiangkai Yu, Haoran Tang*, Houji Cai, Wei Xiong, Kai Zhang, Fei Huang*, Yong Cao

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华南理工大学黄飞教授团队合成了一种苯并二呋喃二酮的醌式共振衍生物，它保留了苯并二呋喃二酮的强吸电子能力，并且其具有活性卤素原子，可以通过常用的Pd催化偶联反应实现结构的进一步扩展，这一构筑单元有利于进一步促进高性能n型共轭聚合物的构筑。基于该单元所合成的两种共轭聚合物，PBFDO-F6N和PBFDO-F6N-Br，在OSCs中用作ETL时表现出超过18%的效率。同时醌式共振结构有利于提高材料的电子迁移率，即使在厚度高达50 nm的情况下，基于PBFDO-F6N为ETL的OSC器件仍显示出超过95%的效率保持，优于目前广泛采用的基于萘二酰亚胺（NDI）单元的厚度不敏感电子传输材料。这项研究为大规模柔性OSC制备所需要的电子传输材料提供了可行的解决方案，并有助于n型半导体材料的发展。

Citation: 

FlexMat, 2024, 1(2): 105-115                    https://doi.org/10.1002/flm2.17                        

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Realizing record efficiencies for ultra‐thin organic photovoltaics through step‐by‐step optimizations of silver nanowire transparent electrodes

Xiangjun Zheng, Yiming Wang, Tianyi Chen, Yibo Kong, Xiaoling Wu, Cun Zhou, Qun Luo, Chang-Qi Ma, Lijian Zuo*, Minmin Shi*, Hongzheng Chen*

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浙江大学陈红征教授课题组开发了一种高动能喷涂的工艺制备得到了一种具有弯曲形状的银纳米线电极。并对该银纳米线电极进行进一步光学和电学性能优化，得到了一种光电性能优异、柔韧性好的透明电极。进一步地，使用该透明电极制备了一种顶入射结构的超柔OPVs，实现了18.46%的纪录能量转换效率（PCE）。同时，该器件的能量密度达到了40.31 W g^-1，为目前所有光伏技术里面的最高值之一。这些结果充分证明该工作开发的超柔OPVs可以在各种复杂和严苛的应用场景中都可以有出色的表现，为OPV的实际应用提供了巨大潜力。

Citation:

FlexMat, 2024, 1(3): 221-233                    https://doi.org/10.1002/flm2.30                        

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Design of experiments with the support of machine learning for process parameter optimization of all‐small‐molecule organic solar cells

Kuo Wang, Jiaojiao Liang, Zhennan Li, Haixin Zhou, Cong Nie, Jiahao Deng, Xiaojie Zhao, Xinyu Peng, Ziye Chen, Zhiyan Peng, Di Huang*, Hun Soo Jang*, Jaemin Kong*, Yingping Zou

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中南大学邹应萍教授、湖南工业大学黄迪副教授和庆尚国立大学Jaemin Kong教授等共同提出了应用机器学习(Machine learning, ML)支持实验设计(Design of experiments, DoE)协同辅助优化ASM-OSCs的工艺参数探索。重点研究了ASM-OSCs活性层制备工艺条件对器件性能的整体影响，基于ML和DoE方法构建了两者之间的映射关系，并以SQ:ITIC为例验证所构建预测模型的准确性和提高模型的可解释性。该预测模型不仅预测了理想的PCE，还为优化关键工艺参数提供了直观的见解。此外，本论文报道的溶剂蒸汽热退火(Solvent vapor thermal annealing, STA)方法能够有效优化活性层形貌。利用氯苯在溶剂蒸汽热退火过程中重新诱导SQ:ITIC薄膜的纳米级相分离，通过强化活性层的有序结晶和定向分子堆积实现了4.6%的PCE，这是基于方酸染料SQ系列的首例非富勒烯ASM-OSCs的报道。更重要的是，建立的模型在推断未知的高性能ASM-OSCs方面也得到了很好的验证。这提供了关于ASM-OSCs的制备工艺和成分如何影响器件性能的全貌，使在实验开始之前进行合理高效地方案设计和结果预估更加可靠。

Citation: 

FlexMat, 2024, 1(3): 234-247                    https://doi.org/10.1002/flm2.34                  

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Exploring the application of ferroelectret nanogenerators in medical engineering

Xianfa Cai, Xiaowen Han, Jiaqi Xie*, Yunqi Cao, Wei Li*

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南京邮电大学李巍教授团队系统解析了FENG的工作原理与制备技术，并重点展示了其在血液循环、呼吸、肌肉活动及神经反射四大核心生理系统监测与治疗中的前沿应用，同时直面挑战、展望未来，为下一代无源智能医疗设备发展指明方向。FENG凭借其独特的自供电本质、超凡的柔韧性和生物适配性，正重塑医学工程的边界——从无感监测生命体征到为植入设备无线赋能，再到精准调控神经活动。随着材料、微纳加工与生物医学的深度交叉融合，持续突破挑战的FENG技术，必将为可穿戴健康监护、植入式诊疗设备及远程医疗注入强大动能，开启智能、普惠、无扰的新医疗时代。

Enabling flexible, wearable, and implantable electronics with radio frequency-based wireless charging: Fundamentals, challenges, and emerging applications

Qu Luo, Wenhui Ji, Yu Yin, Zhensheng Chen, Jing Zhu, Lin Li*, Gaojie Chen*

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中山大学陈高洁教授与厦门大学李林教授团队合作系统梳理了射频无线充电技术的基本原理及其在柔性电子材料中的前沿应用，为这一快速发展的领域提供了全面的学术参考。与以往聚焦单一技术原理或特定应用场景的综述不同，本文首次系统性地将射频无线充电技术与柔性电子材料的交叉领域进行了全面梳理，填补了该方向的文献空白。文章不仅覆盖了从底层硬件设计（天线、整流器）到上层系统应用（可穿戴、植入式、IoT）的完整链路，还为未来研究指明了方向——如何在可扩展性、多设备支持和柔性集成等方面实现突破。