中欧工程技术学院徐韬课题组在《Advanced Energy Materials》上发表半透明光伏最新研究成果
近期，中欧学院徐韬副教授课题组与材料基因组工程研究院王生浩教授以及香港浸会大学朱福荣教授合作在高效半透明有机太阳能电池领域取得新进展，在能源材料领域国际知名期刊《Advanced Energy Materials》（影响因子：27.8）发表题为“High-Throughput Computing Guided Low/High Index Optical Coupling Layer for Record-Performance Semitransparent Organic Solar Cells”的研究论文。
有机太阳能电池具有成本低、质量轻、可弯曲等优势，是备受瞩目的新一代绿色能源技术。更值得关注的是，有机光伏材料可通过化学剪裁实现对其吸收光谱的精确调控，从而表现出可见光半透明的独特性质，这一既透光又发电的特性将光伏技术的应用场景拓展到光伏建筑一体化与光伏农业大棚等新兴领域，为光伏产业注入了全新的概念。目前，半透明有机太阳能电池（ST-OSCs）的发展仍面临着一个核心挑战：如何在保持良好的平均可见光透过率（AVT）的同时实现较高的能量转换效率（PCE）。因此，亟需发展高效的光学调控手段以提升器件在非可见光区的光吸收，尤其对于目前仍未被高效利用的占太阳光能量>50%的近红外光。
本工作针对ST-OSCs中高光学透过和高光电转换相互竞争这一核心问题，提出一种半透明光伏器件近红外光学调控的新策略：在器件中引入基于高通量计算筛选和性能预测的光耦合结构，协同提升ST-OSCs在可见光区的透过率和在近红外区的光电转换效率。开发一个具有极快运行速度的薄膜光学计算模型，将光耦合层的各层膜厚与材料选择均视为自由变量，通过高通量计算详细考察所有可能的材料与膜厚组合（近百万个）对器件性能的影响规律，最大程度地提升半透明器件的PCE与AVT这两个相互制约的核心指标，实现可见光高透明高效有机太阳能电池。通过光学调控优化，基于三元活性层体系PM6:BTP-eC9:L8-BO的ST-OSCs获得了15.2%的PCE，32%的AVT以及82的显色指数（CRI），刷新了半透明光伏领域的效率记录。本工作的研究成果表明基于高通量计算的光学调控对于科学、高效设计高性能半透明光伏器件的重要性和普适性，展现了该方法广泛的应用潜能。
中欧学院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、香港浸会大学朱福荣教授为共同通讯作者。该论文获得了国家自然基金、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/full/10.1002/aenm.202301367
来源：中欧工程技术学院
