Research Progress of Semitransparent Organic Solar Cells

doi:10.7503/cjcu20230365

Abstract

Abstract:

Semitransparent organic photovoltaics（ST-OPVs） have intrinsic advantages over other inorganic photovoltaics due to the tunable electronic energy levels and selective absorption spectra of the active layer material in applications such as power-generating roofs for greenhouses and color-adjustable windows for modern buildings and exterior walls. With the rapid development of highly efficient narrow bandgap polymer donors and near-infrared non-fullerene acceptor materials， ST-OPVs have made rapid advances in light utilization efficiency over the past decade.The intrinsic and optically modified semitransparent devices exceed 3% and 5%， respectively. In order to further promote the practical use of semitransparent organic photovoltaic， how to further improve the optical efficiency of the device is still the key research direction. Therefore， this paper reviews the recent important progress of ST-OPVs from the theoretical model of the semitransparent device， the design of the active layer material and the optical modification of the device， so as to provide a reference for the improvement of the device performance in the future.

Key words: Semitransparent organic solar cell, Active layer material, Optical modification of device

CLC Number:

TrendMD:

ZHENG Haolin, LIU Wuyue, ZHU Xiaozhang. Research Progress of Semitransparent Organic Solar Cells[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(9): 20230365.

Figures/Tables 11

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ITO/PEDOT∶PSS/J101∶ZITI/PDINO/Ag	1.50	0.898	19.06	64.5	11.00	22	2.39	［24］
ITO/SnO₂ or TIPD/PCE10∶Y14/MoO₃/Al	1.23	0.793	22.48	71.1	12.67	23	2.91	［25］
ITO/PEDOT∶PSS/D18⁃Cl∶Y6⁃1O∶Y6/PDIN/（Au/Ag）	1.38	0.884	19.56	75.3	13.02	20	2.63	［26］
ITO/PEDOT∶PSS/PCE10∶Y6/PDINO/Ag/MoO₃	1.35	0.786	17.79	71.4	10.01	50	5.01	［19］
ITO/ZnO/PCE⁃10∶BT⁃IC/MoO₃/Ag	1.68	0.680	18.00	67.5	8.20	26	2.13	［27］
ITO/ZnO/PTB7⁃Th∶IUIC/MoO _x /Ag	1.33	0.794	18.31	70.3	10.2	31	3.16	［28］
ITO/ZnO/PTB7⁃Th∶FOIC/MoO₃/Ag	1.32	0.739	20.00	69.9	10.3	37	3.85	［29］
ITO/ZnO/J71∶ITVflC/PDINO/Al	1.37	0.742	17.54	63.1	8.20	26	2.22	［30］
ITO/ZnO/PCE⁃10∶A078/MoO₃/Ag	1.40	0.750	20.40	70.0	10.8	46	5.00	［31］
ITO/PEDOT∶PSS/PTB7⁃Th∶H3/PFN⁃Br/Ag	1.34	0.720	17.30	67.7	8.38	50	4.06	［32］
Ag/WO₃/P3HT∶PCBM/TiO₂/FTO/ITO	0.80	0.600	7.05	61.1	2.58	NA	NA	［33］
1DPC/ITO/PFN/PTB7∶PC₇₁BM/ PEDOT∶PSS	1.24	0.770	12.25	55.8	5.20	23	1.21	［34］
PET/Ag/PH1000/ZnO/PTB7⁃Th∶PC₇₁BM/MoO _x /（Au/Ag）/DM⁃6	0.92	0.770	12.70	65.7	6.40	12	0.75	［35］
ITO/PEDOT/PTB7∶PC₇₁BM/PC⁃Tn⁃Ag	1.24	0.773	10.90	70.0	5.60	28	1.57	［36］
（LiF/TeO₂）⁴/glass/ITO/PEDOT∶PSS/PM6∶BTP⁃eC9∶L8⁃BO/ PDINN/Ag/（LiF/TeO₂）⁸/LiF	1.54	0.854	17.97	74.5	11.44	47	5.35	［37］
ITO/nc⁃TiO₂/P3HT∶PC₆₁BM/MoO₃/Ag/MoO₃	0.80	0.595	4.83	61.2	1.76	NA	NA	［38］
ITO/ZnO/PBT1⁃C⁃2Cl∶Y6/MoO₃/Au	1.46	0.820	15.71	67.2	9.10	40	3.65	［39］
ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC⁃m/ZnO NPs/Sb₂O₃/Ag/Sb₂O₃	1.90	0.890	4.93	0.68	3.00	16	0.49	［40］
ITO/PEDOT∶PSS/MoO₃/DTDCPB/DTDCPB∶C70/C70/ Bphen/Ag/NPB/Ag	1.94	0.896	9.81	55.3	5.15	25	1.29	［41］
ITO/ZnO/PTB7⁃Th∶PC71BM/MoO₃/Au/Ag/WO₃/Ag	0.92	0.787	17.05	66.6	8.93	26	2.28	［42］
ITO/Hf（ACB1）4/PM6∶Y6/MoO₃/Ag	1.65	0.818	19.69	71.4	11.51	26	2.95	［43］

Device struture	E_g/eV	V_OC/V	J_SC/ （mA·cm^‒2）	FF	PCE （%）	AVT （%）	LUE （%）	Ref.
ITO/PEDOT∶PSS/J101∶ZITI/PDINO/Ag	1.50	0.898	19.06	64.5	11.00	22	2.39	［24］
ITO/SnO₂ or TIPD/PCE10∶Y14/MoO₃/Al	1.23	0.793	22.48	71.1	12.67	23	2.91	［25］
ITO/PEDOT∶PSS/D18⁃Cl∶Y6⁃1O∶Y6/PDIN/（Au/Ag）	1.38	0.884	19.56	75.3	13.02	20	2.63	［26］
ITO/PEDOT∶PSS/PCE10∶Y6/PDINO/Ag/MoO₃	1.35	0.786	17.79	71.4	10.01	50	5.01	［19］
ITO/ZnO/PCE⁃10∶BT⁃IC/MoO₃/Ag	1.68	0.680	18.00	67.5	8.20	26	2.13	［27］
ITO/ZnO/PTB7⁃Th∶IUIC/MoO _x /Ag	1.33	0.794	18.31	70.3	10.2	31	3.16	［28］
ITO/ZnO/PTB7⁃Th∶FOIC/MoO₃/Ag	1.32	0.739	20.00	69.9	10.3	37	3.85	［29］
ITO/ZnO/J71∶ITVflC/PDINO/Al	1.37	0.742	17.54	63.1	8.20	26	2.22	［30］
ITO/ZnO/PCE⁃10∶A078/MoO₃/Ag	1.40	0.750	20.40	70.0	10.8	46	5.00	［31］
ITO/PEDOT∶PSS/PTB7⁃Th∶H3/PFN⁃Br/Ag	1.34	0.720	17.30	67.7	8.38	50	4.06	［32］
Ag/WO₃/P3HT∶PCBM/TiO₂/FTO/ITO	0.80	0.600	7.05	61.1	2.58	NA	NA	［33］
1DPC/ITO/PFN/PTB7∶PC₇₁BM/ PEDOT∶PSS	1.24	0.770	12.25	55.8	5.20	23	1.21	［34］
PET/Ag/PH1000/ZnO/PTB7⁃Th∶PC₇₁BM/MoO _x /（Au/Ag）/DM⁃6	0.92	0.770	12.70	65.7	6.40	12	0.75	［35］
ITO/PEDOT/PTB7∶PC₇₁BM/PC⁃Tn⁃Ag	1.24	0.773	10.90	70.0	5.60	28	1.57	［36］
（LiF/TeO₂）⁴/glass/ITO/PEDOT∶PSS/PM6∶BTP⁃eC9∶L8⁃BO/ PDINN/Ag/（LiF/TeO₂）⁸/LiF	1.54	0.854	17.97	74.5	11.44	47	5.35	［37］
ITO/nc⁃TiO₂/P3HT∶PC₆₁BM/MoO₃/Ag/MoO₃	0.80	0.595	4.83	61.2	1.76	NA	NA	［38］
ITO/ZnO/PBT1⁃C⁃2Cl∶Y6/MoO₃/Au	1.46	0.820	15.71	67.2	9.10	40	3.65	［39］
ITO/PEDOT∶PSS/PBDB⁃T∶ITIC⁃m/ZnO NPs/Sb₂O₃/Ag/Sb₂O₃	1.90	0.890	4.93	0.68	3.00	16	0.49	［40］
ITO/PEDOT∶PSS/MoO₃/DTDCPB/DTDCPB∶C70/C70/ Bphen/Ag/NPB/Ag	1.94	0.896	9.81	55.3	5.15	25	1.29	［41］
ITO/ZnO/PTB7⁃Th∶PC71BM/MoO₃/Au/Ag/WO₃/Ag	0.92	0.787	17.05	66.6	8.93	26	2.28	［42］
ITO/Hf（ACB1）4/PM6∶Y6/MoO₃/Ag	1.65	0.818	19.69	71.4	11.51	26	2.95	［43］