半透明有機太陽能電池（ST-OSCs）由于具有能夠建造出具有舒適外觀的彩色半透明窗戶、實現建筑一體化的前景，被認為是生產清潔能源的有效解決方案。原則上，為了實現高的光利用率的目的，半透明有機太陽電池需要盡可能地吸收近紫外（NUV）和近紅外（NIR）區域的光子，同時允許可見光的透過。一種理想的活性層選擇是將NUV的聚合物給體和NIR的小分子受體結合，在保證高效的光吸收的同時，實現高的透過率。高性能的超寬帶隙聚合物能在滿足吸收區間處于NUV區域的同時，還應該保證具有匹配的能級結構、良好的遷移率、能夠形成合適的形貌。目前，針對超寬帶隙聚合物給體的研究相對匱乏，缺乏明確的設計指導以及案例。針對超寬帶隙聚合物給體進行不斷地研究和探索有助于實現高性能的半透明有機太陽電池，推動半透明有機光伏的發展。
近日，華南理工大學段春暉教授課題組在Advanced Functional Materials上發表了題為“A 2.20 eV Bandgap Polymer Donor for Efficient Colorful Semitransparent Organic Solar Cells”的論文。針對超寬帶隙聚合物設計缺乏具體的思路的情況，該課題組首次提出了設計用于高效ST-OSCs的超寬帶隙聚合物的幾個關鍵：（1）構筑給體-給體（D-D）型聚合物骨架以抑制ICT效應；（2）抑制聚合物的共振醌式效應；（3）利用非共價相互作用減小聚合物骨架扭轉（圖1所示）。
圖2.（a，b）聚合物的吸收譜圖和聚集特性；（c）材料電化學能級圖；（d）聚合物的構象。
圖3.（a）基于PBOF的有機太陽電池的J?V曲線和（b）EQE光譜；（c）基于不同分子量PBOF的器件效率變化；（d）載流子遷移率。
圖4.基于PBOF的不同D/A比ST-OSCs的（a）J?V曲線；（b）EQE譜；（c）透過譜；（d）QUE譜圖；（e）CIE 1931色坐標；（f）彩色窗戶。
總之，該研究為ST-OSCs開辟了一種新的研究方向，證明了超寬帶隙聚合物給體在半透明有機太陽電池研究中的價值，為半透明有機光伏材料與器件的研究和開發提供了新思路。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202212601
