▲ 图1 电池结构以及所用活性层材料分子式
近年来，有机聚合物太阳能电池在高效活性层材料和器件结构上取得了突破性进展，光电转换效率获得了大幅度提升。其轻质、廉价、可弯曲、半透明等特性在未来的可穿戴能源、建筑一体化光伏能源（BIPV）等方面的潜在应用更是引起了人们的广泛关注。因此，柔性、半透明有机聚合物太阳能电池的研究成为一个热点。
然而，由于传统的透明顶电极与活性层之间不能形成良好的电学接触以及活性层对透过的光吸收不充分等因素导致柔性半透明电池效率较低。针对这个难题，苏州大学李永舫院士团队的李耀文副教授等人设计了一种如图1所示的反型结构半透明太阳能电池，提出了通过发展高性能Au/Ag超薄复合透明顶电极和引入介电镜的方法来分别提高半透明电池的电学接触以及增强活性层对光的再次吸收，从而实现电池性能的提高。通过研究他们发现，在0.8nm Au上生长的15 nm Ag超薄透明顶电极的透过率、致密性和电导率上均优于传统超薄金属电极，如图2所示。
▲ 图2 Au/Ag超薄复合电极生长机理以及不同电极的透过率曲线和面电阻。
因此，基于此复合电极制备的半透明电池效率和重复性均获得了大幅度提升。更值得一提的是，这种致密的复合透明电极有利于一维结构介电镜的生长，因此可以通过调节介电镜的厚度来精准调控不同活性层的最大反射波长，使活性层对可见光的吸收达到最大，进而实现电池效率的显著提升。他们也首次提出通过引入不同带隙活性层、以及结构精确调控的介电镜来实现半透明电池颜色的调控，并将此概念应用在了柔性太阳能电池中，制备了彩色柔性半透明电池。最终，基于PTB7-Th:PC71BM活性层的玻璃半透明电池效率达到了7%，可见光范围内平均透过率12.2%；柔性半透明太阳能电池效率达到了6.4%，可见光范围内平均透过率11.5%，研究成果达到了世界领先水平。该研究工作为柔性、半透明太阳能电池的发展拓展了新思路，具有重要的启示性意义。
▲图3 以PTB7-Th为活性层的传统玻璃器件以及柔性器件的性能曲线
相关结果近日发表在国际著名期刊AdvancedFunctional Materials上 [Guiying Xu, Liang Shen, Chaohua Cui,Shanpeng Wen, Rongming Xue, Weijie Chen, Haiyang Chen, Jingwen Zhang, HongkunLi, Yaowen Li,* and Yongfang Li*, Advanced Functional Materials, 2017, DOI:10.1002/adfm.201605908]。该工作由苏州大学李永舫院士团队完成，通讯作者李永舫院士和李耀文副教授，第一作者为博士生许桂英；该研究得到了国家重大研究计划集成项目（91633301）、国家自然科学基金面上项目（51673138）、江苏省优秀青年基金（BK20160059）等项目的资助和支持。
来源：高分子科学前沿
声明：凡本平台注明“来源：XXX”的文/图等稿件，本平台转载出于传递更多信息及方便产业探讨之目的，并不意味着本平台赞同其观点或证实其内容的真实性，文章内容仅供参考。
我们的微博：高分子科学前沿，欢迎和我们互动。
在菜单中回复“交流群”：可加入导师学术群，企业界及一系列技术交流群
投稿 荐稿 合作：[email protected]
