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  半透明是有機太陽能電池(OSCs)最吸引人的特性之一，因為有機材料的吸收光譜可以通過化學修飾調(diào)節(jié)到近紅外(NIR)區(qū)域進行光伏過程，同時實現(xiàn)可見光的透過，這使得它們適用于室外建筑或車載應用的半透明光伏器件(ST-PV)。與基于小分子受體(SMA)的太陽能電池相比，利用聚合物受體的全聚合物太陽能電池(all-PSCs)表現(xiàn)出優(yōu)越的機械穩(wěn)定性、光熱穩(wěn)定性和易于大規(guī)模制造的工藝。然而，用于ST-PV的近紅外受體材料卻鮮有報道，特別是用于高效、穩(wěn)定的半透明all-PSC領域的高性能聚合物受體。

圖1. 本文涉及的聚合物結(jié)構(gòu)、紫外可見吸收光譜以及能級結(jié)果

圖2. 光伏器件的結(jié)構(gòu)及光伏效率表征結(jié)果；器件物理結(jié)果：激子解離、電荷收集、電荷復合過程。

圖3. 結(jié)晶性與相分離表征結(jié)果（GIWAXS & GISAXS）

圖4.能量損耗的實驗表征

圖5. 半透明器件的相關表征

  最后，由于PYSe2F-T的器件中更為拓寬的近紅外響應，這將有希望其在ST-OPV中同樣實現(xiàn)較高的能量轉(zhuǎn)換效率。當PM6:PYSe2F-T器件的透過率（AVT）為26.2%時, 其器件效率同樣可以維持可觀的12.52%。以上結(jié)果得益于多氟化+硒化協(xié)同作用，此結(jié)果也是目前最高的半透明全聚合物記錄效率。此外，通過戶外裝置(圖5d)照片可以看到半透明效果非常明顯。

  小結(jié)：綜上所述，新型近紅外聚合物受體PYSe2F-T在硒化骨架的端基單元上進行了多氟化，在近紅外區(qū)域表現(xiàn)出非常強的光譜響應，吸收邊可拓展到~1000 nm。由于PM6:PYSe2F-T的近紅外吸收增強，其ST-PV效率仍然可以實現(xiàn)12.52%。本研究證明了氟化+硒化協(xié)同作用，可同時實現(xiàn)提升聚合物受體的光譜與堆積性質(zhì)，進而實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的半透明全聚合物太陽能電池。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202400131

通訊作者簡介

于涵博士簡介

2017年本科畢業(yè)于北京大學化學與分子工程學院（導師：趙達慧教授），隨后進入香港科技大學化學系攻讀研究生，于2021年獲得博士學位（導師：顏河教授）。畢業(yè)后獲得香港特別行政區(qū)創(chuàng)新科技署-創(chuàng)新科技基金博士后資助項目，2021-2024年于香港科技大學繼續(xù)博士后研究，2024起擔任香港科技大學化學系科研助理教授。于涵博士主要從事新型聚合物光伏受體材料的設計與合成工作，著眼于探索新型聚合物光伏受體之間的構(gòu)效關系，在基于全聚合物太陽能電池的效率與穩(wěn)定性方面取得了重要的創(chuàng)新性研究成果，并數(shù)次創(chuàng)造全聚合物太陽能電池的效率紀錄。于涵博士共發(fā)表SCI學術論文53篇，其中以第一作者/共同第一作者/通訊作者發(fā)表在《Nature Review Materials》、《Nature Communications》、《Advanced Materials》、《Angewandte Chemie》、《Joule》、《Advanced Energy Materials》、《Advanced Functional Materials》等期刊的24篇論文，引用次數(shù)超過2900次，H因子: 29。目前仍主要從事光伏材料的設計開發(fā)，用于高效率、高穩(wěn)定性、同時易于大規(guī)模加工的柔性有機太陽能電池器件應用。

顏河教授簡介

顏河教授于2000年本科畢業(yè)于北京大學化學系；2004年在美國西北大學獲得博士學位，師從美國總統(tǒng)獎獲得者Tobin Marks教授。2006-2011年帶領polyera公司的研究小組研發(fā)柔性顯示器和太陽能電池材料。2012年至今就職于香港科技大學化學系，并于2023年成為香港科技大學講席教授。顏河教授在有機及鈣鈦礦太陽能電池領域做出了杰出的貢獻，發(fā)表論文370余篇，被引用超48000次，H因子105，并于2020年獲得了騰訊“科學探索獎”，同年擔任香港的RGC研究員，并連續(xù)6年獲得“高被引科學家”的稱號，研究成果在2015年被美國國家可再生能源實驗室收錄進著名的“best research-cell efficiency chart”世界紀錄表。

顏河教授建立了以香港為中心的國際跨學科研究平臺，同時還具有豐富的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，是中國新型光伏技術產(chǎn)業(yè)化的引領者，并于2018年創(chuàng)立了深圳易柔光伏有限公司，提出了有機光伏產(chǎn)業(yè)化新路線，并帶領公司多次獲得創(chuàng)業(yè)大賽獎項。2019年，公司榮獲第十一屆中國深圳創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽新能源及節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)組決賽一等獎。同年，公司從全國7個區(qū)域比賽的1279個項目中脫穎而出，在香港科技大學與越秀集團聯(lián)合舉辦的“百萬創(chuàng)業(yè)大賽”中獲得冠軍。