半透明有機太陽能電池（ST-OSCs）由于具有能夠建造出具有舒適外觀的彩色半透明窗戶、實現(xiàn)建筑一體化的前景，被認為是生產(chǎn)清潔能源的有效解決方案。原則上，為了實現(xiàn)高的光利用率的目的，半透明有機太陽電池需要盡可能地吸收近紫外（NUV）和近紅外（NIR）區(qū)域的光子，同時允許可見光的透過。一種理想的活性層選擇是將NUV的聚合物給體和NIR的小分子受體結(jié)合，在保證高效的光吸收的同時，實現(xiàn)高的透過率。高性能的超寬帶隙聚合物能在滿足吸收區(qū)間處于NUV區(qū)域的同時，還應(yīng)該保證具有匹配的能級結(jié)構(gòu)、良好的遷移率、能夠形成合適的形貌。目前，針對超寬帶隙聚合物給體的研究相對匱乏，缺乏明確的設(shè)計指導(dǎo)以及案例。針對超寬帶隙聚合物給體進行不斷地研究和探索有助于實現(xiàn)高性能的半透明有機太陽電池，推動半透明有機光伏的發(fā)展。
近日，華南理工大學(xué)段春暉教授課題組在Advanced Functional Materials上發(fā)表了題為“A 2.20 eV Bandgap Polymer Donor for Efficient Colorful Semitransparent Organic Solar Cells”的論文。針對超寬帶隙聚合物設(shè)計缺乏具體的思路的情況，該課題組首次提出了設(shè)計用于高效ST-OSCs的超寬帶隙聚合物的幾個關(guān)鍵：（1）構(gòu)筑給體-給體（D-D）型聚合物骨架以抑制ICT效應(yīng)；（2）抑制聚合物的共振醌式效應(yīng)；（3）利用非共價相互作用減小聚合物骨架扭轉(zhuǎn)（圖1所示）。
圖2.（a，b）聚合物的吸收譜圖和聚集特性；（c）材料電化學(xué)能級圖；（d）聚合物的構(gòu)象。
圖3.（a）基于PBOF的有機太陽電池的J?V曲線和（b）EQE光譜；（c）基于不同分子量PBOF的器件效率變化；（d）載流子遷移率。
圖4.基于PBOF的不同D/A比ST-OSCs的（a）J?V曲線；（b）EQE譜；（c）透過譜；（d）QUE譜圖；（e）CIE 1931色坐標(biāo)；（f）彩色窗戶。
總之，該研究為ST-OSCs開辟了一種新的研究方向，證明了超寬帶隙聚合物給體在半透明有機太陽電池研究中的價值，為半透明有機光伏材料與器件的研究和開發(fā)提供了新思路。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202212601
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