适应人类视觉的半透明有机太阳能电池，用于多彩的建筑应用

《Advanced Functional Materials》：Human Vision-Adapted Semitransparent Organic Solar Cells for Multicolored Architectural Application

半透明有机太阳能电池（ST-OSCs）通过双添加法优化PEDOT:PSS相分离，结合高通量光学设计实现微腔结构精准调控，在保持高PCE（>16%）和红外 rejection率（>98%）的同时，使视觉匹配指数（VMI）分别达到0.99、0.93和0.90，成功匹配人眼三色视觉敏感波长。该技术为兼具视觉舒适与能源收集的彩色建筑一体化应用提供新方案，预测在上海部署可显著提升能源自给并降低建筑冷却负荷。

　　

摘要

半透明有机太阳能电池（ST-OSCs）在建筑集成能源收集与日光传输方面具有巨大潜力。然而，同时实现高功率转换效率（PCE）和逼真的色彩再现仍然具有挑战性。本研究提出了一种高通量光学设计方法，用于开发适应人类视觉的ST-OSCs，使其具备针对特定光谱范围的色彩感知能力，从而推动彩色城市建筑的实现。首先，研究人员开发了一种双添加剂技术，以增强PEDOT:PSS材料中的相分离效果，使得不透明器件的功率转换效率达到了20.0%。在此基础上，高通量光学设计进一步优化了Fabry–Pérot微腔结构，以实现精确的色彩生成。该研究的核心框架同时评估了功率转换效率（PCE）、红外阻挡率（IRR）以及新的视觉匹配指数（VMI），以评估这些太阳能电池与人类视觉敏感度的匹配程度。研究人员制造了针对短波、中波和长波视锥细胞的ST-OSCs，其视觉匹配指数分别为0.99、0.93和0.90，同时保持了超过16%的功率转换效率（PCE）和超过98%的红外阻挡率（IRR）。结合实验参数进行的城市规模能源建模表明，在上海的建筑物外立面使用这些ST-OSCs可以显著增加发电量，并大幅降低冷却负荷。总体而言，这项研究将以人类为中心、可调节美观性的ST-OSCs视为多功能建筑元素，实现了视觉舒适性与城市能源可持续性的和谐融合。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。