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。
光伏建築一體化（BIPV）作爲一種重要的清潔能源發電和建築節能技術，受到了新能源領域的廣泛關注。半透明有機光伏器件（ST-OPV）憑借其在透明顯色方面相比傳統光伏技術的獨特優勢，在BIPV中有著巨大的應用前景。一個理想的ST-OPV除了應具備優異的能量轉換效率（PCE）和平均可見透明度（AVT）之外，還需要考慮隔熱性能等面向BIPV的多樣化評價指標，利用其高紅外阻隔率（IRR）有效減少太陽光的紅外熱輻射。然而，上述性能指標之間呈現複雜甚至相互競爭的關系，僅僅依靠有機半導體材料本征的光學性質無法同時滿足所有的需求。因此，如何高效處理ST-OPV中針對多目標協同優化的複雜光學設計成爲發展高性能多功能ST-OPV的一個亟待解決的關鍵問題。
本工作提出一種材料創新與高通量光學設計相結合的方法，實現了兼具優異光電轉換、透明顯色以及隔熱效果的多功能ST-OPV。首先，在二元活性層PM6:L8-BO中引入揮發性固體添加劑1,3,5-三氯苯以改善活性層中受體分子的過度聚集，改善活性層形貌與結晶度並有效抑制器件中的電荷複合，在二元不透明器件中獲得了19.1%的PCE。隨後，借助高通量光學設計篩選獲得基于Na3AlF6/ZnSe的高透明紅外反射鏡，協同提升ST-OPV的多項性能指標。基于紅外反射鏡的最優器件實現了PCE~15%、AVT~30%以及IRR~90%，其隔熱性能與商用的3M太陽隔熱膜相媲美，拓展了ST-OPV在未來BIPV中的多功能應用前景。
尊龙凯时爲本文第一署名單位，中歐學院研究生鄧寶中爲本文第一作者，中歐工程技術學院徐韬副教授、材料基因組工程研究院王生浩教授以及微電子學院張建華教授爲共同通訊作者。本文獲得了國家自然基金、松山湖實驗室開放基金、上海市東方學者與啓明星計劃等項目的支持。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.4c00149
