Yuan Zhang&Huiqiong Zhou Adv. Mater：无ITO微腔架构实现均匀透射和彩色反射的半透明OSCs

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前言回顾

近年来，得益于材料设计和器件工程的进步，有机光伏技术取得了巨大进展。由于光学带隙调节的独特优势和在透明基板上处理的可行性，OPVs已成为构建智能建筑集成光伏窗（BIPVWs）的杰出候选者。为了满足BIPVWs的实际要求，半透明有机光伏（ST-OPVs）应具有足够的平均可见光透射率（AVT）和有效的功率转换效率（PCE）。对于ST-OPVs的色度，通常采用中性和单色透射模型。前者要求CIE-1931坐标更接近中性色点（0.33,0.33），以追求更好的人类视觉。同时，ST-OPVs的AVT值需要超过至少20%以提升原始对象的中性色图像。后一种模型对应于丰富多彩的应用，可以在介质镜、一维光子晶体和微腔嵌入顶部透明电极等光学耦合的帮助下执行。然而，到目前为止，大多数与ST-OPVs相关的工作都集中在器件传输调制上，而忽略了光学反射。此外，我们注意到，传统的评估方法，如AVT和CIE-1931坐标，只考虑单个细胞的光学特征。而对于阵列，特别是包含具有多功能色度的多子单元的阵列，还缺乏有效的评估方法。

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文献简介

基于此，Yuan Zhang和Huiqiong Zhou等人在ST-OPVs中引入了一种无ITO的光学微腔结构，通过调整单个组件层的厚度，实现透射率的高均匀性和可控的反射外观。同时，为了定量描述ST-OPVs阵列的透射和反射特性，他们基于子单元的AVT和CIE-1931坐标提出了六个参数。与ITO阵列相比，ST-MC阵列具有更丰富多彩的反射外观和更均匀的透射色度，同时轻微地夺取了AVT和颜色中性。光学模拟表明，通过调节有源层和抗反射涂层的厚度，基于各种体异质结材料系统的器件可以实现从蓝色到红色的反射调制。这项工作为ST-OPVs在下一代智能光伏窗中的应用提供了一种可行的设计策略。

图1. 光穿过基于微腔器件的简化图

图2. (a) 透射光谱和(b)ITO器件的反射光谱; (c) 透射光谱和(d)M20-5器件的反射光谱; (e-h) ITO器件的光电场模拟：包含从100到175nm变化的活性层; (i-l)M20-5器件的光电场模拟:具有100至175nm的活性层

图3. (a-c) M8、M13和M18的透射光谱; (d-f) M8、M13和M18的反射光谱; (g-i) M8、M13和M18阵列的光学评估参数

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文献总结

总之，该课题组展示了一种构建具有无ITO微腔结构的ST-OPVs的概念方法。通过改变单个层的厚度进行光场调制，从而使ST-OPVs可以实现多色反射和均匀透射特性。其次，他们提出了一种定量方法来评估与多功能单个细胞结合的半透明阵列的光学特性。研究表明，OFCS通过优化电极厚度，提高了ST-OPVs的电气和光学性能。重要的是，基于各种BHJ材料系统的传输矩阵模拟证明了通过该方法可以进行完美的反射覆盖（从蓝色到红色）且保持良好透射率。这项工作为获得ST-OPVs实际应用的可行优化和评估提供了一个新视角。相关研究成果最新发表于国际知名期刊《Advanced Materials》上，题为“Semitransparent Organic Solar Cells with Homogeneous Transmission and Colorful Reflection Enabled by an ITO-free Microcavity Architectur”。

本文关键词：半透明有机光伏；无ITO微腔；光学评价

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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