近年来，半透明有机太阳能电池在光伏建筑一体化和发电窗户等领域的应用前景引起了研究者们的广泛关注。但是，“半透明”意味着活性层对光的吸收减弱，高透明度与高性能之间存在着难以平衡的竞争关系。为了解决这一难题，西班牙的J. Martorell教授课题组研究发现，在半透明有机太阳电池（OPV）的顶电极上引入一维（1D）纳米结构，可以将光捕获与透射解耦，实现对大角度入射光的有效捕获，在正常入射角下，保证可见光区平均透过率（AVT）大于50%。该工作发表在Adv. Energy Mater.期刊上，题为: Light Harvesting at Oblique Incidence Decoupled from Transmission in Organic Solar Cells Exhibiting 9.8% Efficiency and 50% Visible Light Transparency。

       作者通过将传输矩阵全波矢量法与逆向设计相结合来确定基于1D-NPS器件的最佳单元结构，在保证AVT大于50%的前提下，寻求光电转化效率的最佳值。如图1c与表1所示，与标准器件相比，由于引入1D-NPS所带来的光学剪裁的影响，使器件在所有入射角范围的光照下都可获得更高的PCE，其中基于5层1D-NPS的电池性能最佳。在大入射角下，1D-NPS有助于器件更有效的收集能量，作者将优化后的器件与标准器件进行对比，从图2a与2b可以明显发现：当光入射角由0°转向50°时，标准器件的电流没有明显的变化，但优化器件的EQE曲线明显变宽，光电流增加，PCE表现出对入射光角度强烈的依赖性。这表明1D-NPS能有效提高器件对大角度入射光的捕获效率，明显增加器件的PCE。

      逆向设计的基本目标就是保证AVT大于50 %，除了优化功能层的厚度，引入1D-NPS结构以外，作者在沉积超薄Ag电极之前，预先沉积了厚约1 nm的Au层，以提高MoO₃顶部银的浸润性，避免形成岛状、团簇结构而导致透射率和电导率的降低。最终，在基于多层1D-NPS的器件中都实现了50 %的AVT，其中基于5层1D-NPS的器件获得了最高的PCE，而基于3层1D-NPS的器件获得了更接近于中性色的透射（如图2c所示，基于3层1D-NPS的器件对光谱蓝色和红色部分的透过率都高于基于5层1D-NPS的器件）。

       考虑到太阳光强和入射角将会随着时间的变化而改变，仅用短时间内测得的PCE作为衡量室外半透明光伏性能的标准是不够的。为此，作者进一步提出用ECE（1天中单位面积器件积累的电能与太阳光照射能量的比值）来评估器件的实际转换效率，当然，这一参数受地区、时间和环境等因素的影响。由于春分点期间可以较好模拟一年中太阳高度和光强随时间变化的均值（如图3a），因此作者在这种情况下测量了垂直朝南放置基于1D-NPS器件的ECE，如图3b、3c所示。标准器件的平均ECE比在实验室内测得的PCE下降了约13%，而基于5层1D-NPS器件的ECE（~9.5 %）甚至还略大于实验室条件下所测的PCE（9.4 %），这是AVT大于50%的光伏器件中的最高效率。作者还测试了基于结合了光漫反射纹理的mc-Si模块的ECE，值为12.42 %，并且在以类棋盘建筑集成光伏（BIPV）的安装中，其能量收集效率会进一步下降。该结果表明：该光学定制透明OPV的技术具有明显优于垂直立面BIPV安装的商用Si模块的潜力。

      总之，作者采用了在近红外区具有有效吸收的活性层和极薄的金属顶电极，精心设计了1D-NPS，来实现光学剪裁，将能量收集与透射解耦，提高了对近红外光的有效利用，增强了对大角度入射光的捕获，最终，基于ITO/ ZnO (10 nm)/ PTB7-Th:FOIC:PC71BM/ MoO₃ (5 nm)/ Au (1 nm)/ Ag (8 nm)/ 1D-NPS结构的器件实现了大于50 %的AVT，且PCE提高了50%，PCE和ECE值都大于9.5%，该效率对于AVT大于50 %的任何一种光伏电池来说，都是有史以来最高的。这种基于光物理的设计原则，将可以有效避免因对器件内部结构修改而产生的不利影响，不但能有效地提升器件性能，还展现出更高的普适性，在构建半透明器件中可以被广泛采用。