材料基因院王生浩教授和中欧学院徐韬副教授在材料科学一区TOP期刊《ACS Energy Letters》发表多功能隔热光伏最新研究成果

发布时间:2024-04-02投稿:吕涛 部门:材料基因组工程研究院 浏览次数:

近日,材料基因组工程研究院王生浩教授和中欧工程技术学院徐韬副教授在高性能多功能隔热半透明光伏器件领域取得新进展,在材料科学、能源领域国际知名期刊《ACS Energy Letters》(影响因子:22;材料科学一区TOP)发表题为“Multifunctional Semitransparent Organic Photovoltaics with High-Throughput Screened Infrared Reflector”的研究论文。

光伏建筑一体化(BIPV)作为一种重要的清洁能源发电和建筑节能技术,受到了新能源领域的广泛关注。半透明有机光伏器件(ST-OPV)凭借其在透明显色方面相比传统光伏技术的独特优势,在BIPV中有着巨大的应用前景。一个理想的ST-OPV除了应具备优异的能量转换效率(PCE)和平均可见透明度(AVT)之外,还需要考虑隔热性能等面向BIPV的多样化评价指标,利用其高红外阻隔率(IRR)有效减少太阳光的红外热辐射。然而,上述性能指标之间呈现复杂甚至相互竞争的关系,仅仅依靠有机半导体材料本征的光学性质无法同时满足所有的需求。因此,如何高效处理ST-OPV中针对多目标协同优化的复杂光学设计成为发展高性能多功能ST-OPV的一个亟待解决的关键问题。

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本工作提出一种材料创新与高通量光学设计相结合的方法,实现了兼具优异光电转换、透明显色以及隔热效果的多功能ST-OPV。首先,在二元活性层PM6:L8-BO中引入挥发性固体添加剂1,3,5-三氯苯以改善活性层中受体分子的过度聚集,改善活性层形貌与结晶度并有效抑制器件中的电荷复合,在二元不透明器件中获得了19.1%的PCE。随后,借助高通量光学设计筛选获得基于Na3AlF6/ZnSe的高透明红外反射镜,协同提升ST-OPV的多项性能指标。基于红外反射镜的最优器件实现了PCE~15%、AVT~30%以及IRR~90%,其隔热性能与商用的3M太阳隔热膜相媲美,拓展了ST-OPV在未来BIPV中的多功能应用前景。

维多利亚老品牌vic119为本文第一署名单位,中欧学院研究生邓宝中为本文第一作者,中欧工程技术学院徐韬副教授、材料基因组工程研究院王生浩教授以及微电子学院张建华教授为共同通讯作者。本文获得了国家自然基金、松山湖实验室开放基金、上海市东方学者与启明星计划等项目的支持。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.4c00149

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