[00036265]半透明有机太阳能电池
技术详细介绍
近几年，半透明太阳能电池在光伏建筑一体化和 产能窗户等领域的广阔应用前景引起了学术界和工业 界的广泛兴趣。顾名思义，半透明太阳能电池在吸收 光能转化为电能的同时，能够让部分的可见光透过， 从而保证一定的透明度。而在各种光伏技术中，有机 太阳能电池被认为最适合制备半透明器件。迄今为 止，半透明有机太阳能电池的研究大多数集中在透明 顶电极，而活性层的研究比较缺乏。半透明有机太阳 能电池的活性层通常是聚合物给体和富勒烯受体，由 于富勒烯受体光吸收很弱，基于富勒烯受体的半透明 有机太阳能电池效率普遍较低，单结电池效率一般在 4-6%,叠层电池效率一般在7-8%o2017年，北京大学工学院课题组提出理想的半 透明有机太阳能电池活性层应该具有强的近红外吸收 和较弱的可见光吸收等特性。这种活性层能够充分利 用太阳光谱中近红外部分的辐射来发电，而在可见区 保持较高的透明度。基于这个理念，他们设计并合成了一个新的具有强近红外吸收的六并稠环电子受体材 料IHIC,其光学带隙为1.38 eV （吸收边898 nm ）。 IHIC与广泛使用的窄带隙聚合物给体PTB7-Th共混制 备半透明有机太阳能电池，器件的效率为9.77%,可见 光区平均透过率为36%,且具有优异的光稳定性。在此 基础上，课题组设计合成了一种基于八并稠环嚏吩为核、 氟代氤基前酮为端基、强近红外吸收的稠环电子受体材 料FOIC,其光学带隙为1.32 eV （吸收边942 nm ）, 吸收边比六并稠环电子受体材料IHIC红移44 nm。FOIC与PTB7-Th共混制备半透明有机太阳能电池，可 见光区平均透过率为37.4%,效率提高到1 0.3% ,这是半透明有机太阳能电池的世界最高效率。之后，他们设 计合成了一系列的强近红外吸收的稠环电子受体材料， 系统比较了给电子稠环核的大小对材料吸收光谱、电子 结构、薄膜形貌和器件性能的影响，发现拓展稠环核是 实现开路电压和短路电流同时提高的有效分子设计策略。
