半透明是有机太阳能电池(OSCs)最吸引人的特性之一，因为有机材料的吸收光谱可以通过化学修饰调节到近红外(NIR)区域进行光伏过程，同时实现可见光的透过，这使得它们适用于室外建筑或车载应用的半透明光伏器件(ST-PV)。与基于小分子受体(SMA)的太阳能电池相比，利用聚合物受体的全聚合物太阳能电池(all-PSCs)表现出优越的机械稳定性、光热稳定性和易于大规模制造的工艺。然而，用于ST-PV的近红外受体材料却鲜有报道，特别是用于高效、稳定的半透明all-PSC领域的高性能聚合物受体。

图1. 本文涉及的聚合物结构、紫外可见吸收光谱以及能级结果

图2. 光伏器件的结构及光伏效率表征结果；器件物理结果：激子解离、电荷收集、电荷复合过程。

图3. 结晶性与相分离表征结果（GIWAXS & GISAXS）

图4.能量损耗的实验表征

图5. 半透明器件的相关表征

  最后，由于PYSe2F-T的器件中更为拓宽的近红外响应，这将有希望其在ST-OPV中同样实现较高的能量转换效率。当PM6:PYSe2F-T器件的透过率（AVT）为26.2%时, 其器件效率同样可以维持可观的12.52%。以上结果得益于多氟化+硒化协同作用，此结果也是目前最高的半透明全聚合物记录效率。此外，通过户外装置(图5d)照片可以看到半透明效果非常明显。

  小结：综上所述，新型近红外聚合物受体PYSe2F-T在硒化骨架的端基单元上进行了多氟化，在近红外区域表现出非常强的光谱响应，吸收边可拓展到~1000 nm。由于PM6:PYSe2F-T的近红外吸收增强，其ST-PV效率仍然可以实现12.52%。本研究证明了氟化+硒化协同作用，可同时实现提升聚合物受体的光谱与堆积性质，进而实现高效、稳定的半透明全聚合物太阳能电池。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202400131

通讯作者简介

于涵博士简介

2017年本科毕业于北京大学化学与分子工程学院（导师：赵达慧教授），随后进入香港科技大学化学系攻读研究生，于2021年获得博士学位（导师：颜河教授）。毕业后获得香港特别行政区创新科技署-创新科技基金博士后资助项目，2021-2024年于香港科技大学继续博士后研究，2024起担任香港科技大学化学系科研助理教授。于涵博士主要从事新型聚合物光伏受体材料的设计与合成工作，着眼于探索新型聚合物光伏受体之间的构效关系，在基于全聚合物太阳能电池的效率与稳定性方面取得了重要的创新性研究成果，并数次创造全聚合物太阳能电池的效率纪录。于涵博士共发表SCI学术论文53篇，其中以第一作者/共同第一作者/通讯作者发表在《Nature Review Materials》、《Nature Communications》、《Advanced Materials》、《Angewandte Chemie》、《Joule》、《Advanced Energy Materials》、《Advanced Functional Materials》等期刊的24篇论文，引用次数超过2900次，H因子: 29。目前仍主要从事光伏材料的设计开发，用于高效率、高稳定性、同时易于大规模加工的柔性有机太阳能电池器件应用。

颜河教授简介

颜河教授于2000年本科毕业于北京大学化学系；2004年在美国西北大学获得博士学位，师从美国总统奖获得者Tobin Marks教授。2006-2011年带领polyera公司的研究小组研发柔性显示器和太阳能电池材料。2012年至今就职于香港科技大学化学系，并于2023年成为香港科技大学讲席教授。颜河教授在有机及钙钛矿太阳能电池领域做出了杰出的贡献，发表论文370余篇，被引用超48000次，H因子105，并于2020年获得了腾讯“科学探索奖”，同年担任香港的RGC研究员，并连续6年获得“高被引科学家”的称号，研究成果在2015年被美国国家可再生能源实验室收录进著名的“best research-cell efficiency chart”世界纪录表。

颜河教授建立了以香港为中心的国际跨学科研究平台，同时还具有丰富的产业化经验，是中国新型光伏技术产业化的引领者，并于2018年创立了深圳易柔光伏有限公司，提出了有机光伏产业化新路线，并带领公司多次获得创业大赛奖项。2019年，公司荣获第十一届中国深圳创新创业大赛新能源及节能环保产业组决赛一等奖。同年，公司从全国7个区域比赛的1279个项目中脱颖而出，在香港科技大学与越秀集团联合举办的“百万创业大赛”中获得冠军。