【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所郭曉陽(yáng)、劉星元研究團(tuán)隊(duì)與長(zhǎng)春應(yīng)化所合作，提出一種基于雙面介質(zhì) / 金屬 / 介質(zhì)(DMD)電極架構(gòu)的可編程光伏窗新設(shè)計(jì)，構(gòu)建了可調(diào)控的光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了廣譜色彩的精準(zhǔn)調(diào)控，同時(shí)獲得了 10.07% 的光電轉(zhuǎn)換效率、35.9% 的平均可見(jiàn)光透過(guò)率(對(duì)應(yīng)光利用效率達(dá)3.62%，是目前國(guó)際上報(bào)道的彩色半透明有機(jī)太陽(yáng)能電池中最高光利用效率)以及 91.59% 的紅外阻隔率，該工作對(duì)推動(dòng)半透明有機(jī)太陽(yáng)能電池在建筑光伏一體化領(lǐng)域的多功能集成應(yīng)用具有十分重要的意義。該成果發(fā)表在《Advanced Functional Materials》(SCI 影響因子 19.9)雜志上，第一作者為張宇在讀博士生，通訊作者是郭曉陽(yáng)副研究員、吳江博士和謝志元研究員。
 

　　半透明有機(jī)光伏(ST-OPVs)因其透光、發(fā)電、隔熱與色彩可調(diào)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在建筑光伏一體化(BIPV)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。然而，現(xiàn)有器件在色彩表現(xiàn)與光電性能的協(xié)同平衡上面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一方面，傳統(tǒng)器件顏色單調(diào)、色域狹窄，難以滿(mǎn)足建筑美學(xué)對(duì)高保真色彩呈現(xiàn)的要求，視覺(jué)兼容性成為制約 BIPV市場(chǎng)接受度的關(guān)鍵因素；另一方面，已有的彩色半透明器件往往忽略與建筑節(jié)能密切相關(guān)的紅外隔熱性能與顯色指數(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)發(fā)電、透光、顯色與熱屏蔽的多維功能集成。此外，微腔、DBR、光子晶體等常規(guī)色彩調(diào)控結(jié)構(gòu)雖能實(shí)現(xiàn)一定程度的調(diào)色，卻普遍存在工藝復(fù)雜、功能單一等固有缺陷，限制了其實(shí)際建筑應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)一種可同時(shí)兼顧廣色域、高顯色、高效率與高效隔熱的半透明光伏器件，具有重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價(jià)值。
 

　　張宇等研究人員采用雙面DMD電極構(gòu)建非對(duì)稱(chēng)法布里-珀羅微腔的新策略，制備了色彩可編程的多功能光伏窗戶(hù)，成功實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)光顏色、透射光譜與紅外反射的協(xié)同調(diào)控。該設(shè)計(jì)以底部 DMD 電極(MoO3/Ag/ZnO)與頂部 DMD 電極(MoO3/Ag/MoO3)作為一對(duì)反射鏡，通過(guò)改變兩側(cè) MoO3介質(zhì)層厚度即可精細(xì)調(diào)節(jié)微腔共振條件，反射色可覆蓋大部分 sRGB 標(biāo)準(zhǔn)色域空間。針對(duì) DMD 電極近紅外透過(guò)損失制約光伏效率的難題，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步引入底部MoO3退火策略，優(yōu)化超薄銀膜成膜質(zhì)量，顯著提升了電極的近紅外透過(guò)率與電荷抽取效率。最終器件實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵性能的協(xié)同突破：sRGB 色域覆蓋約為ITO 基器件的2倍，顯色指數(shù)高達(dá)89.8，平均可見(jiàn)光透過(guò)率35.9%，光電轉(zhuǎn)換效率10.07%，紅外阻隔率達(dá)91.59%。該可編程光伏窗戶(hù)將廣色域顯色、高色彩還原度與卓越熱管理能力集于一體，可為低碳建筑外立面提供兼具審美價(jià)值與節(jié)能效益的多功能光伏方案。
 

　　本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目、長(zhǎng)春市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。
 

　　引用：長(zhǎng)春光機(jī)所研制出色彩可調(diào)的高效隔熱可編程光伏窗 長(zhǎng)春光機(jī)所 【引用時(shí)間：2026年7月17日】