寧波材料所葛子義AEM：效率9.4%太陽能窗戶！透光率42%！綠色溶劑規模化半透明有機太陽能組件

發表時間：2025-05-21 13:46

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主要內容

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

在此背景下，中科院寧波材料所葛子義教授、劉權教授領銜的科研團隊，于本研究中取得了重要突破。團隊采用綠色溶劑工藝，成功制備出大面積太陽能組件，這些組件不僅性能優異，而且均勻性良好。為達成這一成果，團隊整合了一系列策略來減少非輻射復合損失，同時采用成本效益高的雙層納米光子結構，并運用高質量的12納米薄銀頂電極，*終成功制備出高性能的半透明器件。該器件光電轉換效率（PCE）達到10.2%，平均可見光透射率（AVT）為42%，光利用效率（LUE）高達4.2%，在效率和平均可見光透射率之間實現了良好的平衡。

在將器件規模擴大至5×5平方厘米的大面積組件過程中，團隊對飛秒激光劃刻工藝和無效區域設計進行了細致優化，成功實現了高達96.1%的幾何填充因子（GFF）。其中，不透明組件的活性區效率達到13.0%；而半透明組件在平均可見光透射率（AVT）大于40%的條件下，光電轉換效率仍可達9.4%，且展現出優異的可重復性。在多個樣品中，這兩種類型組件的光電轉換效率偏差均小于0.3%，充分凸顯了團隊制備方法的可擴展性和可靠性。

具體而言，在器件制備過程中，團隊通過優化活性層并整合雙層納米光子結構（NPS），在效率和平均可見光透射率（AVT）之間實現了顯著平衡，性能很好的ST - OSCs光電轉換效率（PCE）達到10.2%，平均可見光透射率為42%，光利用效率（LUE）高達4.2%。這些半透明組件的光利用效率超過4.2%，并且能夠依據人眼敏感的明視覺響應來定制透射光譜，這使得它們成為窗戶光伏和溫室應用的**潛力的候選者。

展望未來，團隊的工作將聚焦于進一步提升半透明有機太陽能電池的性能。具體而言，將通過減少非輻射復合損失、設計更好的納米光子結構，以及探索可擴展的制造技術，如高質量的狹縫涂布技術，該技術能夠在較大面積上實現**的厚度控制和均勻的混合形貌。同時，延長組件的實際使用壽命也是未來工作的重點方向。通過攻克這些挑戰，團隊旨在加速半透明有機太陽能技術的商業化進程，推動其廣泛應用，為可持續能源解決方案的發展貢獻更大力量。

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文獻信息

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