有机太阳能电池(OPVs)由于其可弯折、成本低、制备简易等优点在近年来吸引了广泛的关注。其中,彩色半透明有机太阳能电池(ST-OPVs)更是为商业化应用提供了无限可能性。目前的研究中,一般可以使用彩色活性层和引入光学结构(布拉格反射镜、光子晶体、法布里珀罗光学微腔(F-P腔)等)来实现ST-OPVs的多彩化。然而,新型建筑集成系统和智能电子设备对彩色器件的色彩美学要求越来越高,因此亟需开发集高色纯度和高效率于一体的彩色ST-OPVs。为了制备高色纯度的光谱选择电极(SSEs),首先对单层F-P腔进行叠加,设计了双层F-P腔SSEs。利用热蒸发沉积制备铝银(Al:Ag)层作为腔体的反射壁,氧化钼(MoO3)和氟化锂(LiF)层作为腔体介质,获得了两种具有对称结构的双层F-P腔SSEs,大大提升了色纯度。然而过厚的反射壁大大削减了电极的透射率,限制了该种电极在彩色器件的发展和应用。为了使SSEs同时达到高色纯度和高透射率的要求,在甲壳虫的多彩外壳结构的启发下,设计了一种仿生SSEs结构。在理论计算和模拟的基础上,选用了 N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(NPB)和LiF这两种分别具有高、低折射率的电介质材料对Al:Ag薄膜的光学导纳进行调控。仿生SSEs的结构由三部分组成:第一部分主要提供电极的导电性能;第二部分则是为了使透射光谱形成一个具有高峰值、较小半高宽的特征透射峰,从而达到光谱选择的目的;第三部分主要用作减反层和封装层。其中,金属层和电介质层均由热蒸发沉积制备而得,最后一部分使用的碳氟层(CFx)则由化学气相沉积制备而得。最后,得到了同时具有高色纯度和高透射率的一系列彩色电极,其中最优电极透射率可达65.27%,最高色纯度可达99.49%,方块电阻小于19.27Ωsq-1。在此基础上,结合仿生SSEs和三元有机活性层材料(PM6:N3:PC71BM),制备了具有正置结构的彩色ST-OPVs。与电极仅为15 nm Al:Ag薄膜的参比器件相比,制备所得的彩色器件在整个可见光范围的吸收光谱呈现出了增长,因而获得了相对提升的光电转换性能,其中最优器件获得了 1 5.07%的光电转换效率(PCE)。彩色器件的透射光谱表征结果显示,所有的彩色器件均具有近100%的色纯度和较高的透射率,其中最高透射率可达29.70%。此外,对器件的稳定性的测试结果表明彩色器件在光电性能和光谱两个方面都展现出了比参比器件更为优异的稳定性。因此,基于仿生SSEs制备的彩色ST-OPVs同时具备高效率、高透射率、高色纯度和高稳定性。