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  • 西湖大學npj Flexible Electronics:可見光透光率80%以上的高透明度有機光伏器件

     

     

    透明光伏(TPV)技術不僅可以將太陽能轉化為電能,而且可以提供自然的可見光環境,在生活中有著豐富的應用場景。例如,高透明度的太陽能電池可以被安裝在辦公室或客廳窗戶上,既不影響建筑物美觀和人眼舒適度,又可以最大程度利用建筑物外圍空間發電。此外,在一些特殊的場景,TPV也有獨特的應用優勢,例如隱形自供電可穿戴設備。

     
    目前TPV領域依然存在明顯的挑戰:(1)器件平均可見光透過率(AVT)難以超過80%,很難滿足實際的應用功能和審美要求(建筑和車輛玻璃透光率通常要求達到70%以上);(2)隨著器件AVT的提高,器件的光電轉化效率(PCE)迅速下降,難以平衡器件透明度和效率。
     
    近日,西湖大學研究團隊以已知的有機半導體活性層材料為例,系統研究了器件的透明度和光伏性能之間的關系。通過控制吸光層膜厚,器件的AVT值可以精確控制在40%-85%。通過進一步調節給受體比例,可以實現器件的AVT值為70%和80%時,TPV器件的效率分別達到4.06%和2.38%。該效率是迄今為止高透明度TPV(AVT > 70%)領域報道的最高效率。
     
    文章要點:
     
    (1)研究發現,活性層薄膜的厚度是TPV透明度的主要影響因素,同時也會影響器件的效率;而給體-受體比例,僅對器件的效率有明顯的影響,但對器件透明度影響不大;
     
    (2)通過采用激光圖案化技術,制備了大面積( ~10 cm2)的高透明度TPV模組。該模組可成功實現為手機等智能設備充電;值得說明的是,大面積TPV模組的透光率可以達到80%以上,其透明度達到甚至超過建筑物窗戶雙層玻璃的水平。
     
    (3)首次報道了超柔TPV模組。超柔TPV器件可以輕松地貼敷在皮膚上,顏色明顯淺于以往報道的任何柔性太陽能電池器件,有望用于開發隱形可穿戴電子設備中。
     
    該工作于近期發表于柔性電子領域的期刊npj Flexible Electronics上。論文的第一作者為浙江大學-西湖大學聯合培養博士生蒙蕤謙。西湖大學的姜倩晴博士和柳佃義博士為共同通訊作者。

    原文鏈接:
    https://www.nature.com/articles/s41528-022-00173-9
     

    圖片

    圖a-b:活性層薄膜及TPV器件的AVT數據模型;

    圖c:器件PCE隨AVT的變化趨勢圖;

    圖d:大面積TPV模組照片;

    圖e:大面積TPV模組用于給iPhone 6手機充電;

    圖f:超柔TPV模組。

     

     

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    2022年6月14日 11:22
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