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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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文献直通车请点击链接。如需文献PDF,可直接联系知研客服获取。https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ee/d2ee00977c
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。

3.大面积不透明和半透明组件


3.文献总结
综上,该工作中所开发的基于ST-OSCs的电力窗户将在建筑中带来非常可观的清洁能源收益。相关研究成果发表于国际顶级能源期刊《Energy & Environmental Science》上,题为“High-performance see-through power windows”。
本文关键词:有机太阳能电池,半透明器件,电力窗户,集成光伏。
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