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  在過去的二十年中，環境污染和能源短缺已成為全球性問題，發展新型的可再生清潔能源技術迫在眉睫。聚合物太陽能電池具有重量輕、成本低、可柔性大面積制備等優點，受到了人們越來越多的關注。特別的是，有機半導體材料具有分子軌道結構，其吸收光譜不像傳統無機半導體那樣連續。此特性為聚合物太陽能電池提供了一個獨特應用，即半透明聚合物太陽能電池。

  2015年以來，新型窄帶隙非富勒烯受體材料的快速發展大大促進了半透明聚合物太陽能電池的研究。從器件設計的角度來看，幾乎所有已報道的工作都是通過減小背電極（即反射電極）的厚度來獲得高的透光率。雖然器件在全太陽光光譜（包含可見光和紅外光）透光率得到了提高，但是這樣的設計思路犧牲了器件能量轉換效率，大大限制了高性能半透明聚合物太陽能電池的進一步發展。因此，亟待開發能夠同時實現高能量轉換效率和高透光率半透明聚合物太陽能電池的新策略。

圖1. 器件示意圖，以及剛性或柔性半透明聚合物太陽能電池照片。

  最近，美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）材料科學與工程系的楊陽教授（Prof. Yang Yang）團隊提出了一種采用“透明的空穴傳輸框架”的獨特策略試圖提高半透明聚合物太陽能電池的性能。如圖1所示，他們用寬帶隙P型聚合物PTAA部分取代PBDB-T/Y1活性層中的中帶隙給體聚合物PBDB-T（1.8 eV）。考慮到PTAA是具有2.9 eV的寬帶隙P型聚合物，用PTAA部分取代PBDB-T可有效地降低活性層在可見光區的吸收，但不會降低其在近紅外區的吸收，同時，由于PTAA是P型聚合物，它還可以起到給體聚合物的部分作用，包括傳輸空穴和幫助給受體相分離。通過該策略，他們分別在剛性和柔性基底上實現了同時具有12％的能量轉換效率和20％的可見光平均透過率的半透明聚合物太陽能電池。相關成果發表在Advanced Materials, 2020, DOI: 10.1002/adma.202003891上。論文的第一作者為楊陽教授課題組程沛博士，通訊作者為楊陽教授（楊陽教授現任西湖大學工學院院長）。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202003891