半透明有機光伏元件 (Semitransparent Organic Photovoltaics, St-OPVs) 是一種新興的太陽能光電技術，因其具有雙重功能可有廣闊的應用前景：不但能產生電能且可以同時讓下方空間進行光合作用，如用於環保溫室的屋頂能源供應。然而St-OPVs的長時間穩定性對其作為持續操作的可行性有巨大的挑戰。本校材料系韋光華教授研究團隊與美國加州大學-洛杉磯分校楊陽教授研究團隊共同合作進行半透明有機光伏元件穩定性研究。此工作中，我們發現了一種可用於St-OPVs 的還原性介面層材料，可提高 St-OPVs 在連續太陽輻射下的運行穩定性。該介面層有效地抑制了日光下電子傳輸層產生自由基，並防止有機光活性層在運行過程中發生結構分解。作為載流子復合位點的缺陷被還原分子的供電子官能團抵消，從而提高了光伏性能。這些半透明有機光伏元件的光電轉換效率為13.5%，平均可見光透射率為 21.5%，在連續照明下具有出色的運行穩定性（1,008 小時後保持 84.8%）。另外，在應用於溫室結果顯示，半透明的有機光伏元件置於屋頂有利於作物的存活率和生長，顯示我們的半透明有機光伏元件技術在應對糧食和能源挑戰方面的重要性。成果已發表於國際頂尖期刊《Nature Sustainability 2023, 6 (5), 539-548（impact factor: 27)。本项研究成果不僅提升内透明有機太陽能技術達世界一流水準及也展现了自行研發的實力,該團隊目前也正積極著手將智能溫室朝向商業化應用。
Yepin Zhao, Zongqi Li, Caner Deger, Minhuan Wang, Miroslav Peric, Yanfeng Yin, Dong Meng, Wenxin Yang, Xinyao Wang, Qiyu Xing, Bin Chang, Elizabeth G. Scott, Yifan Zhou, Elizabeth Zhang, Ran Zheng, Jiming Bian , Yantao Shi, IIhan Yavuz, Kung-Hwa Wei, K. N. Houk & Yang Yang. Nat. Sustain. 2023, 6, 539. 智能溫室系統中的植物生長。a、具有半透明有機光伏屋頂的發電溫室的示意圖。（b）綠豆、（c）小麥和（d）花椰菜的植物生長指標。不同植物的生物量以初始1克種子質量為基準進行正規化。存活數量以每100個初始種子中存活的植物數量進行正規化。
