近期🧯,材料基因組工程研究院王生浩教授與中歐學院徐韜副教授合作在高性能半透明光伏器件領域取得進展,在國際著名期刊《Advanced Science》(影響因子:17.521)發表題為“High-performance semitransparent organic solar cells: from competing indexes of transparency and efficiency perspectives ”的研究論文。
半透明有機太陽能電池(ST-OSCs)具有大面積、低成本、輕便等優勢,並且可以做成柔性、高顯色性、半透明的形態,因此在自供電農業溫室園藝和光伏建築一體化等新型應用領域中展現了獨特的優勢,備受青睞。目前🚞,ST-OSCs的發展仍面臨著一個核心挑戰🚣♂️,即如何同時優化器件的平均可見光透過率(AVT)和能量轉換效率(PCE)這兩個相互競爭的參數。這就對ST-OSCs在非可見光區的光利用率提出了更高的要求🤳🏽,尤其在目前仍未被高效利用的近紅外區👏🏽,亟需發展更高效的光捕獲方法以提升ST-OSCs在近紅外區的光吸收。
本工作針對ST-OSCs中高光學透過和高光電轉換相互競爭這一核心矛盾開展了創新性研究🧚🏽♀️👆🏽。首先,優化活性層中聚合物給體和非富勒烯受體材料的配比,增強光敏層的近紅外光吸收👰🏼♂️。其次,發展可溶液加工的基於金納米雙錐的空穴傳輸層🧑🏽💻,借助金納米雙錐誘導的局域表面等離激元共振效應和光散射效應進一步地提升光敏層在近紅外區的光學吸收🚵🏽💟。最後🤜🏻,在ST-OSCs的頂電極上引入低/高介電常數的疊層光耦合層,優化器件的可見波段高透過率和近紅外波段高反射率,實現兼顧光敏層光吸收、器件透明度和顯色性的最優化設計🛗。結合實驗優化和工藝集成,協同提升ST-OSCs在可見光區的透過率和在近紅外區的光電轉換效率,獲得了PCE達到13.15%、AVT達到25.9%的高性能半透明光伏器件。
万事平台為本文第一署名單位,徐韜副教授為論文第一作者,王生浩教授👨🏽💻、材料學院鐘雲波教授以及香港浸會大學朱福榮教授為共同通訊作者。該論文獲得了國家自然基金✴️、上海市自然基金、上海市東方學者與啟明星計劃等項目的支持。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/full/doi/10.1002/advs.202202150