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  與無機(jī)半導(dǎo)體和鈣鈦礦材料相比，有機(jī)半導(dǎo)體具有不連續(xù)的吸收特性，這使得它們在制備半透明器件方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢�；谟袡C(jī)半導(dǎo)體材料的半透明有機(jī)太陽能電池（ST-OSC）可應(yīng)用于外窗玻璃、建筑立面等建筑表面，實(shí)現(xiàn)多樣化的能量轉(zhuǎn)換途徑。通常，半透明有機(jī)太陽能電池實(shí)際應(yīng)用的臨界平均可見光透射率（AVT）應(yīng)大于25%，但由于光吸收和光透過之間的權(quán)衡，而高的平均可見光透射率總是會導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率（PCE）的顯著下降。而對于理想的半透明有機(jī)太陽能電池器件，它應(yīng)該充分利用不可見光子來最大化PCE，并最大化可見光子的透過以獲得高的AVT，從而實(shí)現(xiàn)光利用效率（LUE）的提升。如何實(shí)現(xiàn)這些參數(shù)的平衡是目前半透明有機(jī)太陽能電池發(fā)展存在的巨大挑戰(zhàn)。

  針對這一難題，南昌大學(xué)諶烈教授研究團(tuán)隊(duì)首次提出了使用分子量調(diào)節(jié)的高效順序沉積（SD）策略來提升半透明有機(jī)太陽能電池的性能。首先，他們合成了四批不同分子量的窄帶隙聚合物給體PCE10-2F。通過研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)控分子量可以微調(diào)聚合物給體的結(jié)晶度，不僅有利于形成致密、堅(jiān)固的薄膜以實(shí)現(xiàn)高效的順序沉積工藝，而且還可以合理控制給體/受體（D/A）相容性實(shí)現(xiàn)有利的界面接觸和增強(qiáng)電荷解離和傳輸。再結(jié)合雙添加劑優(yōu)化的受體 Y6 薄膜，進(jìn)一步提高了活性層在不可見光區(qū)域的選擇性吸收，因此順序沉積加工的器件整體性能都優(yōu)于共混旋涂加工的器件，這得益于活性層良好的形貌和更小的能量損失。基于順序沉積策略處理的PCE10-2F/Y6不透明器件實(shí)現(xiàn)了高達(dá)14.53%的PCE，獲得了基于PCE10體系全窄帶隙活性層的最高效率。同時(shí)，通過對于器件光學(xué)模擬的研究表明，順序沉積的工藝更有利于對單個(gè)層進(jìn)行方便和精確的控制，以優(yōu)化可見光的傳輸，并且同時(shí)限制器件性能的下降。從而相應(yīng)的半透明有機(jī)太陽能電池獲得了11.11%~10.01% 的高 PCE 和 39.93%~50.05%的高 AVT。更重要的是，制備的半透明器件獲得了PCE和AVT的有效平衡，無需復(fù)雜的光學(xué)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了LUE超過5%，為半透明有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域的最佳性能。這些結(jié)果表明，分子量調(diào)控的順序沉積法是實(shí)現(xiàn)高性能半透明有機(jī)太陽能電池一種簡單且高效的策略。 

  相關(guān)成果發(fā)表在能源與環(huán)境領(lǐng)域國際頂刊Energy ＆ Environmental Science上。論文的第一作者為南昌大學(xué)博士研究生黃學(xué)祥，南昌大學(xué)諶烈教授為唯一通訊作者，南昌大學(xué)為唯一通訊單位，合作者為韓國高麗大學(xué)Han Young Woo課題組。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D2EE02392J

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