Farbneutrale, halbtransparente organische Photovoltaik für Anwendungen in Fensterstromerzeugung

Halbtransparente organische Photovoltaikzellen (ST-OPVs) treten als Lösung für die Solarenergienutzung an Gebäudefassaden, Dächern und Fenstern hervor. Der Kompromiss zwischen der Effizienz der Energieumwandlung (PCE) und der durchschnittlichen photopischen Transmission (APT) in farbneutralen Geräten schränkt jedoch ihre Nutzung als attraktive, stromerzeugende Fenster ein. Eine farbneutrale ST-OPV wird demonstriert, indem eine transparente Indiumzinnoxid-(ITO)-Anode zusammen mit einem nichtfullerenen Akzeptor mit schmaler Energielücke in einer nahinfrarot (NIR) absorbierenden Zelle und Auskopplungs (OC)-Beschichtungen an der Ausgangsoberfläche verwendet wird. Das Gerät zeigt eine PCE von 8,1 ± 0,3 % und eine APT von 43,3 ± 1,2 %, die zusammen eine Lichtnutzungs-Effizienz (LUE) von 3,5 ± 0,1 % erreichen. Farbortkoordinaten nach der Kommission Internationale de l'éclairage von (0,38, 0,39), ein Farbwiedergabeindex von 86 und eine korrelierte Farbtemperatur von 4.143 K werden für simuliertes AM1,5-Beleuchtung, die durch die Zelle übertragen wird, erzielt. Durch den Einsatz einer ultradünnen Metallanode anstelle von ITO demonstrieren wir eine leicht grünlich gefärbte ST-OPV mit PCE von 10,8 ± 0,5 % und APT von 45,7 ± 2,1 %, was zu einer LUE von 5,0 ± 0,3 % führt. Diese Ergebnisse zeigen, dass ST-OPVs sowohl Effizienz als auch Farbneutraliät in einem einzigen Gerät kombinieren können.