近日,材料基因组工程研究院王生浩教授&中欧工程技术学院徐韬副教授团队在高性能半透明有机光伏器件领域取得重要进展，团队设计了新颖独特的纳米三角架，并利用高通量光耦合层筛选策略，刷新了半透明有机光伏器件的性能记录，在新能源和材料科学领域顶级期刊《Advanced Materials》（影响因子：29.4）发表题为“Boosting the Performances of Semitransparent Organic PhotovoltaicsviaSynergetic Near-Infrared Light Management”的研究论文。
半透明有机光伏器件（ST-OPV）是新能源光伏研究领域的一个新兴热点，其既透光又发电的特性在光伏一体化建筑、汽车天窗以及光伏农业温室等新型应用场景中展现出巨大的应用潜力。面向半透明光伏这一特殊的光伏应用场景，如何在获得优异可见光透过的同时提升器件的近红外光吸收能力进而突破其平均可见光透过率（AVT）和能量转换效率（PCE）之间的竞争关系，是发展高性能ST-OPV亟待解决的一个关键问题。对此，需要在研发新材料的基础上引入更高效的近红外光捕获方法从而进一步提升ST-OPV的性能。
本工作提出一种面向半透明有机光伏的近红外光学协同调控策略，最大程度地提升器件的近红外光吸收能力。首先，发展了一种液相多步种子生长法，实现对核壳结构PdCu@Au@SiO2纳米架的可控制备与器件集成，借助纳米架的等离激元近场增强效应与强散射效应以实现对近红外光的高效捕获；其次，建立高通量光学分析模型以探寻器件结构和材料甄选的最优组合，筛选获得能够协同提升器件可见光透过和近红外光电转换的多层光耦合层。通过结合基于高通量筛选的光耦合调控与近红外等离激元光学增益，基于三元活性层体系PM6:BTP-eC9:L8-BO的ST-OPV获得了16.14%的PCE（器件封装后的认证效率达到15.9%）、33.02%的AVT以及5.33%的光利用率（LUE），刷新了半透明光伏领域的效率记录。该工作为发展高性能ST-OPV提供了一个新的思路，在具有近红外光吸收能力的新型有机光伏材料不断涌现的基础上，通过发展不同类型的近红外光捕获手段并优化器件结构设计，可以有效解决ST-OPV中高光学透过和高光电转换相互竞争这一核心问题，为实现高性能ST-OPV及其未来的实际应用提供独特的方案。
8188威尼斯娱人城为本文第一署名单位，徐韬副教授为论文第一作者，王生浩教授、日本冲绳科学技术大学院大学戚亚冰教授、法国波尔多大学MonaTreguer-Delapierre教授为共同通讯作者。材料基因组工程研究院制备与表征中心的王子涵高级实验师测试了高分辨透射电镜图。该论文获得了国家自然基金、松山湖实验室开放基金、上海市东方学者与启明星计划等项目的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202311305
