在不同光照强度及室内LED照明条件下，研究高效体异质结有机太阳能电池的光伏参数及其在室内应用中的性能

《IEEE Journal of Photovoltaics》：Study of Photovoltaic Parameters of Efficient Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells for Indoor Applications Under Varied Intensities and Indoor LED Lighting

有机太阳能电池（D18/Y12活性层）在 inverted ITO/ZnO/MoO3/Ag结构中实现27.58%室内光PCE，首次常温制备验证物联网供电可行性，揭示光强、色温与光伏参数的关联规律。

　　

摘要：

采用倒置的ITO/氧化锌/活性材料/三氧化钼/银（ITO/zinc oxide/active material/molybdenum (III) oxide/Ag）结构制备了以D18和Y12作为活性材料的大规模异质结器件。供体D18和受体Y12具有互补的吸收光谱，覆盖了可见光范围（300–800纳米）。此外，这些材料的能级对齐也有助于电荷的产生和传输。所有这些因素使得这些有机太阳能电池（OSCs）可以用于室内光伏（IPV）应用。之前制备的器件被置于AM1.5 G光照下，并在三种类型的白光LED下进行测试：暖白光、标准白光和冷白光。通过改变光照强度，记录了电池的光伏参数。本研究详细探讨了光伏参数随光照强度和色温（CCT）的变化情况。还记录了器件的外部量子效率。在AM1.5 G光照下，我们获得了功率转换效率（PCE）为12.88%的电池，在室内照明条件下，这一效率提升至27.58%。所有器件都是在常温环境下制备和测试的，这是实现这些电池商业化并集成到物联网（IoTs）中的第一步。作为新兴领域，研究不同光照强度和类型下的光伏参数可以揭示许多关于电池性能的信息。此类研究此前尚未进行过，而光照强度、色温与光伏参数及PCE之间的相关性为室内有机太阳能电池提供了宝贵的信息。本研究的结果有望帮助在未来优化和开发适用于自给自足的物联网（IoTs）的有机太阳能电池。

引言

太阳能是人类在寻找更绿色、更清洁、更便宜且更易获取的能源来源过程中的最终赢家。在将太阳能转化为电能的过程中，有机太阳能电池（OSCs）因其灵活性、轻重量和半透明性等固有优势而受到了广泛关注[1]、[2]、[3]、[4]。随着非富勒烯受体（NFAs）的出现，OSCs的效率取得了显著提升，其功率转换效率（PCE）已达到20%[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]。近年来，物联网（IoTs）的发展迅速发展，无线传感器、低功耗无线耳机和其他小型电子设备成为市场主流。这些物联网设备的工作通常只需要很少的电力（通常在1–100微瓦范围内）。当这些设备受到室内照明时，有机太阳能电池成为更好的供电选择[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]。房间、办公室或其他室内环境中的标准白光LED足以满足这些设备的供电需求。有机太阳能电池的光谱特性易于调整，且与室内光线光谱高度匹配[19]、[20]。随着非富勒烯受体的应用，有机太阳能电池在LED照明下的效率已达到30%–33%的范围，尽管仍远低于室内光伏（IPV）应用的肖克利-奎瑟极限[21]、[22]、[23]、[24]。这表明有机太阳能电池对未来自给自足的物联网（IoTs）具有巨大潜力。