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寧波材料所葛子義AEM：效率9.4%太陽(yáng)能窗戶！透光率42%！綠色溶劑規(guī)?；胪该饔袡C(jī)太陽(yáng)能組件

發(fā)表時(shí)間：2025-05-21 13:46

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主要內(nèi)容

半透明有機(jī)太陽(yáng)能電池（ST - OSCs）憑借其獨(dú)特的光學(xué)特性，能夠選擇性地吸收紫外光（UV）和近紅外光（NIR），同時(shí)允許可見(jiàn)光波長(zhǎng)透過(guò)。這一特性使其在太陽(yáng)能窗戶和建筑集成光伏領(lǐng)域展現(xiàn)出極為廣闊的應(yīng)用前景。然而，在追求高效、高透明度以及可規(guī)?；a(chǎn)的過(guò)程中，該領(lǐng)域一直面臨著諸多重大挑戰(zhàn)。

在此背景下，中科院寧波材料所葛子義教授、劉權(quán)教授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，于本研究中取得了重要突破。團(tuán)隊(duì)采用綠色溶劑工藝，成功制備出大面積太陽(yáng)能組件，這些組件不僅性能優(yōu)異，而且均勻性良好。為達(dá)成這一成果，團(tuán)隊(duì)整合了一系列策略來(lái)減少非輻射復(fù)合損失，同時(shí)采用成本效益高的雙層納米光子結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用高質(zhì)量的12納米薄銀頂電極，*終成功制備出高性能的半透明器件。該器件光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá)到10.2%，平均可見(jiàn)光透射率（AVT）為42%，光利用效率（LUE）高達(dá)4.2%，在效率和平均可見(jiàn)光透射率之間實(shí)現(xiàn)了良好的平衡。

在將器件規(guī)模擴(kuò)大至5×5平方厘米的大面積組件過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)對(duì)飛秒激光劃刻工藝和無(wú)效區(qū)域設(shè)計(jì)進(jìn)行了細(xì)致優(yōu)化，成功實(shí)現(xiàn)了高達(dá)96.1%的幾何填充因子（GFF）。其中，不透明組件的活性區(qū)效率達(dá)到13.0%；而半透明組件在平均可見(jiàn)光透射率（AVT）大于40%的條件下，光電轉(zhuǎn)換效率仍可達(dá)9.4%，且展現(xiàn)出優(yōu)異的可重復(fù)性。在多個(gè)樣品中，這兩種類型組件的光電轉(zhuǎn)換效率偏差均小于0.3%，充分凸顯了團(tuán)隊(duì)制備方法的可擴(kuò)展性和可靠性。

具體而言，在器件制備過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)化活性層并整合雙層納米光子結(jié)構(gòu)（NPS），在效率和平均可見(jiàn)光透射率（AVT）之間實(shí)現(xiàn)了顯著平衡，性能很好的ST - OSCs光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá)到10.2%，平均可見(jiàn)光透射率為42%，光利用效率（LUE）高達(dá)4.2%。這些半透明組件的光利用效率超過(guò)4.2%，并且能夠依據(jù)人眼敏感的明視覺(jué)響應(yīng)來(lái)定制透射光譜，這使得它們成為窗戶光伏和溫室應(yīng)用的**潛力的候選者。

展望未來(lái)，團(tuán)隊(duì)的工作將聚焦于進(jìn)一步提升半透明有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能。具體而言，將通過(guò)減少非輻射復(fù)合損失、設(shè)計(jì)更好的納米光子結(jié)構(gòu)，以及探索可擴(kuò)展的制造技術(shù)，如高質(zhì)量的狹縫涂布技術(shù)，該技術(shù)能夠在較大面積上實(shí)現(xiàn)**的厚度控制和均勻的混合形貌。同時(shí)，延長(zhǎng)組件的實(shí)際使用壽命也是未來(lái)工作的重點(diǎn)方向。通過(guò)攻克這些挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)旨在加速半透明有機(jī)太陽(yáng)能技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程，推動(dòng)其廣泛應(yīng)用，為可持續(xù)能源解決方案的發(fā)展貢獻(xiàn)更大力量。

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文獻(xiàn)信息

Green-Solvent-Processed Scalable Semi-Transparent Organic Solar Modules with 9.4% Efficiency and 42% Visible Transparency for Energy-Generating Windows

Chengcheng Han, Ze Jin, Chen Shen, Mengli Liu, Wei Song, Quan Liu, Ziyi Ge

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202501682