浙大李昌治团队EES:高性能透明电力窗户

发表时间：2022-05-24 10:23作者：知研光电材料

导语：研究人员开发了一种高性能透明电力窗户，其具有卓越的发电和节能特点，很好地解决了传统光伏面临的复杂透光率和性能之间的权衡问题。浙大李昌治团队EES:高性能透明电力窗户

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1.前言回顾

有机太阳能电池（OSCs）由溶液可加工、光电性能可调的有机半导体制备而成，目前成为一种非常有前景的清洁能源技术，它可以用于构建集成光伏（BIPV），从而成为一种新型分布式电源。建筑是最重要的能源消耗者，开发创新技术以提高建筑能效就显得至关重要。考虑到建筑中有超过千亿平方米的玻璃窗户，除了低发射率玻璃和薄膜等节能方法外，还可以利用半透明有机太阳能电池（ST-OSCs）来制造电力窗户，从而达到集成光伏窗口的目的，这一方案非常值得探索。

实现具有发电和节能效果的透明电力窗户需要新设计多功能ST-OSCs，其能够精确利用太阳光谱的可见光到红外光。事实上，ST-OSCs衍生的电力窗户应具有令人满意的光电转换效率（PCE）、平均可见光透明度（AVT）、高逼真度的色彩表现，显色指数（CRI）超过90。此外，为了实现节能性，高效ST-OSCs还应具有优异的红外光辐射抑制（IRR）。然而，开发能够同时解决这些多维参数的ST-OSCs组件仍然存在很多挑战，特别是对于大规模组件。

图1.近红外共混物的光电特性

2.文献简介

有鉴于此，近日，浙江大学李昌治教授研究团队开发了一种高性能透明电力窗户，其具有卓越的发电和节能特点。为了同时实现高PCE、高可见光透射率和颜色保真度，研究人员通过在PM6:m-BTP-PhC6的主体二元混合物中引入具有红移吸收的第三组分受体BO-4Cl，根据其表面自由能估计，这两种NIR受体在性质上可很好地混溶，并且在750–950 nm范围内具有强烈吸收的BO-4Cl显示出比m-BTP-PhC6更进一步的红移吸收。而将BO-4Cl引入主体PM6:m-BTP-PhC6混合物后，三元混合物主要表现出增加的近红外吸收，而可见光吸收特性并没有太大变化，同时在组分之间形成级联的能级，有利于光电荷的产生。

图2.半透明器件的多维参数

最终，研究人员制备的ST-OSCs同时获得了32%的AVT、90的CRI、0.90的IRR和11%以上的PCE，其具有透明电力窗户的优异特性，很好地解决了传统光伏面临的复杂透光率和性能之间的权衡问题。更重要的是，研究人员还成功制备了大面积组件，其中不透明器件的PCE为16.04%（认证效率为15.46%），透明器件的PCE为11.28%，创下了新记录。此外，这些组件在晴天、阴天和雨天的连续室外操作中能够正常工作。而能源模型分析表明，如果在新建筑中安装这种类型的透明电力窗户，预计国内年二氧化碳排放量将减少1.3亿吨，而全球年二氧化碳排放量将减少6.7亿吨。