【摘 要】
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有机太阳能电池具有质轻、半透明和柔性等独特的优点,尤其是可以制成各种颜色的半透明器件,能够应用在智能发电窗户、建筑外墙、遮阳屋顶等,使其在建筑光伏（BIPV）领域相较于其他种类的电池具有非常大的优势。为了实现这样的目的,通常要求半透明太阳能电池具有较高的能量转换效率和良好的颜色特性。同时,在商业化的进程中,报废器件的回收利用也是很重要的一个环节。因为报废器件中含有许多有价值的材料,对这些材料进行回
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有机太阳能电池具有质轻、半透明和柔性等独特的优点,尤其是可以制成各种颜色的半透明器件,能够应用在智能发电窗户、建筑外墙、遮阳屋顶等,使其在建筑光伏（BIPV）领域相较于其他种类的电池具有非常大的优势。为了实现这样的目的,通常要求半透明太阳能电池具有较高的能量转换效率和良好的颜色特性。同时,在商业化的进程中,报废器件的回收利用也是很重要的一个环节。因为报废器件中含有许多有价值的材料,对这些材料进行回收和利用不仅可以减弱对环境的伤害,还可以有效降低生产成本。为此,本文采用溶剂处理氯化ITO阳极,取代PEDOT:PSS/ITO阳极,并通过吸收互补的三元活性层与布拉格反射镜,协同调节半透明器件的光伏参数和光学参数。最后对报废器件的回收路线进行了探索,并对回收的材料成本进行了分析。具体研究内容分为以下三个部分:（1）我们采用氯化策略处理ITO电极,并在PM6-Ir1:BTP-e C9体系中引入第三组分PC71BM,成功制备出无空穴传输层的高效三元有机太阳能电池,效率高达18.31%。PC71BM的加入,不仅能够补充活性层在短波长区域的吸收,提高器件短路电流,还能够调节电荷的运输和载流子的复合等光物理过程并阻断非辐射衰减通道,提高器件的开路电压和填充因子。我们还使用非卤素溶剂甲苯作溶剂制备了器件,效率为17.86%。（2）基于上述体系,我们制备了半透明有机太阳能电池,结果发现通过调节PC71BM的含量,可以在调节器件效率的同时,对透射光谱也进行调节,从而改变器件的颜色特性。为了进一步调平透射光谱,得到中性颜色的半透明器件,我们在银电极上集成了布拉格反射镜。对于PM6-Ir1:BTP-e C9:PC71BM（1:0.8:0.4）体系,基于15纳米银电极半透明器件的效率为14.09%,平均可见光透过率为20.44%,显色指数为96.5。这种中性色的器件不仅可以应用在BIPV领域,通过拟南芥的生长实验,表明其在农业光伏领域也有很大的潜力。（3）以PM6:Y6体系为例,探索了一条低成本回收ITO/玻璃、银电极和活性层材料。与原始ITO/玻璃相比,由于回收后ITO表面形貌得到优化,采用回收透明电极制备的器件的效率会有略微的升高,并且ITO/玻璃可以实现多次回收,在回收第六次的时候,填充因子才有轻微的降低。银电极的回收也不会对器件的效率造成影响。在活性层材料的回收中,聚合物PM6由于分子量发生变化,会造成回收器件效率的恶化,而小分子材料Y6的回收则不会造成效率的降低。通过对回收材料成本的分析,表明回收可以有效降低太阳能电池的生产成本。
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