鈣鈦礦基串聯電池正在成為新型光伏（PV）電池，其效率超過了單結電池的效率極限。需要高效率的建筑集成光伏電池很有吸引力，但美學在這些城市應用中起著關鍵作用。美學PV電池*具挑戰性的問題之一是顏色調諧引起的效率折損。在這里，我們**展示了基于使用具有ultraviolet-selective吸收LDS染料的紋理發光降移（LDS）薄膜的無損全色可調PV電池。LDS抗反射（AR）薄膜通過減少鈣鈦礦薄膜上方層由于LDS效應引起的寄生紫外吸收損失和由于紋理表面引起的細胞反射造成的損失，提高了鈣鈦礦/硅串聯電池的效率。因此，使用LDSAR薄膜進行顏色調整可用于為城市應用生產高度美觀和高效的PV單元。

關于用于BIPV和VIPV應用的高效串聯單元，使用LDS染料的顏色調諧優于使用結構顏色的顏色調諧。頂部和底部單元之間的電流匹配對于實現高效串聯單元至關重要，但是使用結構顏色的顏色調諧會導致頂部單元中的光吸收損失（甚至依賴于顏色），從而導致電流匹配失敗。此外，串聯單元中的表面紋理化可以有效地減少寬波長范圍內的光反射，25但是使用結構顏色的顏色調諧與紋理表面不兼容。另一方面，可以通過使用LDS染料的無損顏色調諧來保持電流匹配，這與高效串聯單元的表面紋理化是兼容的。

在本研究中，我們選擇了紫外吸收LDS染料（1,10-菲咯啉）三[4,4,4-三氟-1-（2-噻吩基）-1,3-丁二烯基]銪（三）（Eu（TTA） 3Phen）用于紅色發射，三（2-苯基吡啶基）銥（三）（Ir（ppy）3）用于綠色發射，4,40-Bis（9-ethyl-3-carbazovinylene）-1；4,40-Bis（9-ethyl-3-carbazovinylene）-1,10-聯苯基（BCzVBi）用于藍色發射。使用分散良好的染料在厚（>200μm）聚（乙烯-共乙酸乙烯酯）（EVA）主體聚合物薄膜中，成功獲得了LDS染料的高吸收和PLQY。光學分析證實了所有紅、綠、藍發射薄膜LDS的紫外選擇性吸收、高PLQY和高顏色純度。此外，通過簡單直觀地混合紅、綠-表面織構LDS薄膜附著在鈣鈦礦/硅串聯電池上進行增強現實和顏色調節。由于增強現實效應，表面織構薄膜的鈣鈦礦/硅串聯電池的PCE從20.24%顯著提高到22.62%，相對提高了11.8%。*后，通過向紋理增強現實薄膜中引入LDS染料，**成功實現了無損紅色（PCE相對提高22.89%，13.1%）、綠色（PCE相對提高22.51%，11.2%）和藍色（PCE相對提高23.00%，13.6%）串聯電池。

發光下移位薄膜制造拋光結晶

Si晶片在KOH/IPA溶液中蝕刻形成無規金字塔織構Si晶片。拋光的扁平Si晶片和無規金字塔織構Si晶片在180℃下濕潤處理3小時。EVA（200mg/mL）單獨或用LDS染料（Eu（TTA） 3Phen為1mg/mL，Ir（ppy）3為0.1mg/mL，BCzVBi為0.2mg/mL）溶解在氯苯中。將1mL EVA溶液滴到3cm 3cm的扁平Si襯底上，在室溫下干燥1天。然后在扁平Si上干燥的EVA薄膜在100C下加熱30分鐘以去除任何殘留的氯苯。冷卻后，將干燥的EVA薄膜從扁平Si上剝離，得到獨立的扁平EVA薄膜。為了制備倒金字塔-中織構EVA薄膜，將EVA溶液以500rpm旋轉涂覆到無規金字塔織構硅晶片上60 s。然后將EVA旋轉涂覆的無規金字塔織構硅襯底在100C下加熱10分鐘。在100C下加熱的同時，將獨立的扁平EVA薄膜層壓到EVA旋轉涂覆的無規金字塔織構硅襯底上。冷卻后，剝離在無規金字塔織構硅襯底上的干燥EVA薄膜，以獲得獨立的倒金字塔織構EVA薄膜。用LDS染料溶液的EVA以與上述方法相同的方式制備帶有LDS染料的EVA薄膜。

鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的制造和測量

鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的制造和測量如文獻中所述。23,43紫外光穩定性和光穩定性分別在無封裝的室溫下和無封裝的室溫/35 RH%環境空氣中進行了測試。器件分別暴露在開路條件下的紫外光和AM 1.5 G光下。VL-6.LC（Vilber） 365 nm紫外光燈用于紫外光穩定性測試，LSH-7320（Newport）發光二極管太陽能模擬器用于串聯太陽能電池的光穩定性。紫外光強度用TM-213紫外-AB計（Tenmars）校準為20 mW/cm ²。

表征

厚度用表面輪廓儀（A-step 250，KLA TENCOR儀器）測量。PL和PLE光譜用熒光計（Cary Eclipse，Varian）測量。PLQY用分光熒光計（FP-8500ST，Jasco International）測量。掃描電鏡圖像是使用10kV操作的Nova NanoSEM 230（FEI）獲得的。透射率和反射率光譜是使用帶有漫反射附件的紫外-可見-近紅外光譜儀測量的（安捷倫科技公司DRA的卡里5000）。使用光譜儀（HR2000+，海洋光學公司）和光纖測量了AM 1.5G模擬太陽光下太陽能電池的光譜。

圖1A顯示了EVA、Eu（TTA） 3 Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi的化學結構。EVA作為LDS增強現實薄膜的主體聚合物是因為它具有高透明度（即使在紫外光范圍內）、易于與有機溶劑和熱處理以及染料在EVA中的高溶解度，這導致染料在EVA薄膜中的良好分散而不聚集。紅色、綠色和藍色發光染料，即Eu（TTA） 3 Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi，分別被用作具有高色純度和高PLQY的有機發光二極管中的發光染料。事實上，選擇Eu（TTA）3Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi是因為它們吸收UV范圍內的光，但很少吸收可見光范圍內的光。EVA和LDS染料都可溶于有機溶劑（例如氯仿、氯苯和四氫呋喃），這簡化了LDS薄膜制造過程，并支持染料在EVA薄膜中的均勻分散。LDS薄膜是通過在基板上用染料簡單干燥EVA溶液來制備的。薄膜LDS的厚度可以通過EVA濃度、溶液體積和基板面積來控制。通過從大Si襯底的氟化表面分離厚LDS膜可以很容易地獲得大的獨立LDS膜。平坦和紋理LDS膜的厚度分別為206和240μm。當染料濃度高于臨界點時，在EVA中觀察到染料的聚集以及霧度的增加。EVA中Eu（TTA） 3Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi的濃度分別優化為0.50、0.05和0.10重量%。圖1B顯示了鈣鈦礦/硅串聯電池與LDS具有紫外選擇性吸收的增強現實薄膜無損調色的示意圖。當陽光用具有紫外選擇性吸收的LDS增強現實膜照亮鈣鈦礦/硅串聯電池時（圖1B），*初被頂部透明電極和電子傳輸層吸收的紫外光可以被LDS染料吸收。紫外光吸收后，Eu（TTA） 3Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi在鈣鈦礦/硅串聯電池的內部和外部發出紅色、綠色和藍色光。PV電池內部發出的光有助于鈣鈦礦/硅串聯電池的額外光吸收，外部發出的光可以用來調節鈣鈦礦/硅串聯電池的顏色。由于LDS染料的紫外光吸收能力和EVA的高透明度，32,33LDS增強現實膜可以在可見光和紅外范圍內保持高透明度，同時有效吸收紫外光。

圖1紫外選擇性吸收LDSAR薄膜.（A）EVA、Eu（TTA） 3 Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi的化學結構。（B）鈣鈦礦/硅串聯電池紫外LDSAR薄膜的示意圖。（C）紋理EVA的60傾斜掃描電鏡圖像和鈣鈦礦/硅串聯電池的橫截面掃描電鏡圖像（比例尺：500納米）。

圖2 EVA薄膜中LDS染料的光學性質.（A）EVA薄膜中Eu（TTA） 3 Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi的歸一化PLE和PL光譜以及AM 1.5 G太陽光譜的光子通量。（B）CIE色度圖中Eu（TTA）3 Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi的PL光譜顏色坐標的表示。（C）在模擬太陽光下分別具有Eu（TTA）3 Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi的紅色、綠色和藍色發射的LDS薄膜的照片。（D）通過混合Eu（TTA）3 Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi獲得的具有各種顏色發射的LDS薄膜的照片。（E）通過LDS染料的選擇性排列拍攝各種彩色LDS薄膜的花形發光照片。F I G U R E 1紫外選擇性吸收LDSAR薄膜。（A）EVA、Eu（TTA） 3 Phen、Ir（ppy）3和BCzVBi的化學結構。（B）鈣鈦礦/硅串聯電池紫外LDS增強現實薄膜的示意圖。（C）紋理EVA的60傾斜掃描電鏡圖像和鈣鈦礦/硅串聯電池的橫截面掃描電鏡圖像（比例尺：500納米）。