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  • 你知道重水可助钙钛矿太阳能电池器件效率提升吗?

    你知道重水可助钙钛矿太阳能电池器件效率提升吗?

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。南洋理工大学研究人员独辟蹊径,选用从未在钙钛矿研究中涉及到的重水D2O作为添加剂,处理后,太阳能电池器件效率从19.2%提升到20.8%。这项发现提供了一种新颖且简便的方法来控制和改善卤化物钙钛矿器件的光电性能。 据悉,南洋理工大学的Ankur Solanki以H2O为添加剂基础,同时选用了从未在钙钛矿研究中涉及到的重水D2O,而当浓度为1 vol%的添加剂处理后,器件效率从19.2%提升到20.8%,通过形貌研究能观察到D2O能成功的钝化钙钛矿表面缺陷,且膜没有任何明显的形貌变化,载流子的动力学也都发生了改变,为钙钛矿薄膜的研究提供了一种简明易懂操作的方法。4月30日,该方法以论文的形式发表在了顶刊Advanced Materials上。 总的来说,研究人员以D2O作为添加剂制备的钙钛矿太阳能电池,有着接近21%的光电转换效率并且具有良好的稳定性及可忽略的J-V曲线滞后现象。随着添加剂浓度的增加,在1vol%下器件性能与荧光寿命显著提升。 同时,电荷载流子的扩散长度也相应降低氘化的FA钙钛矿晶格中PBI6的声子频率,有助于稳定PBI6结构并削弱电子声子耦合,从而减少了电荷载流子的散射。这项发现提供了一种新颖且简便的方法来控制和改善卤化物钙钛矿器件的光电性能。如果某一天人们能高效利用太阳能,相信能解决很大的能源问题,毕竟太阳能是符合可持续发展战略的,能保证人类的永续发展,需要我们科研人员更加努力。

    时间:2020-08-22 关键词: 光电性能 太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

  • 什么是可弯曲的钙钛矿太阳能电池?

    什么是可弯曲的钙钛矿太阳能电池?

    在现在的生活中,太阳能产品处处可见,人们用太阳能煮饭,还有太阳能热水器等等,无处不见太阳能产品,当然,最重要的还是太阳能发电,但是目前的技术并不能让人们很好利用太阳能发电。伴随着智能电子工业的快速发展,柔性可穿戴电子成为未来电子元器件发展的热点领域。而目前,作为其重要的组成部分的电源对可穿戴电子的户外使用性、大面积贴合性和安全性有较大限制。因此柔性太阳能电池受到了越来越多的关注。 近日,罗马大学、德国弗劳恩霍夫有机电子研究所和哥伦比亚南哥伦比亚大学的研究人员开发了一种可弯曲的钙钛矿太阳能电池,用于室内应用,据称可以在100——500勒克斯照度下工作。 可弯曲的钙钛矿太阳能电池研制,可在100至500勒克斯照度下工作。 相比传统的硅晶太阳能电池,柔性钙钛矿太阳能电池是基于可以弯曲、折叠、重量低的太阳能电池,因其高效率,低成本,且制备工艺简单,因而成为太阳能电池行业最具颠覆性的竞争者之一。柔性钙钛矿太阳能电池可以满足航空航天中的临近空间装备、野外军事信息化装备、阳光动力无人机、高空探测装备以及如手机等种类繁多消费类电子产品的一些特别需求。而柔性衬底是决定柔性钙钛矿太阳能电池性能的关键因素。 目前用于柔性器件制备的衬底主要为聚合物衬底,当达到临界弯曲半径时,其透明导电层发生断裂,导致光电性能发生严重衰减,同时水分子极易穿过聚合物衬底,影响电池的机械和钙钛矿长期稳定性。上文提到的研究成果100微米厚的设备是通过在透光率超过80%、每平方电阻为13欧姆、弯曲度在20.5mm曲率下超过1600道弯曲工序的超薄柔性玻璃上涂覆铟锡氧化物的滚对滚溅射技术制造的。该设备在致密的氧化锡层上安装了介孔支架,据研究人员称,在200和400勒克斯LED照明下,这是实现20.6%和22.6%细胞转换效率的决定性因素。 据开发人员说,这些效率水平是设计用于室内使用的柔性光伏电池的最高记录,也比柔性基板上性能最好的钙钛矿光伏电池高60——90%。“每克重量(W/g)的特定功率(瓦特)比塑料聚对苯二甲酸乙二醇酯(Pet)薄膜高出40——55%,比刚性玻璃高出一个数量级,”欧洲——哥伦比亚小组说。从理论上讲,该项技术已经成为了行业颠覆性竞争者。 研究合著者托马斯·布朗说,估计生产成本生产成千上万平方米的完全封装钙钛矿在柔性太阳能电池玻璃每年将大约110美元/每平方米。“考虑到为低功率电子设备(如无线传感器)提供能量所需的电池面积取决于室内照明水平;设备的耗电量有多高;以及它感知和交流的频率;因此,生产光伏组件的相关成本——不包括切割、包装和集成——将从不到0.10美元到1美元不等。”灵活的钙钛矿的工业规模生产的太阳能电池在宠物基质成本约为34美元/ 每平方米,不包括特殊封装成本。 “交换的成本灵活的塑料基板,约6美元/每平方米,超薄玻璃基板的估计成本大约40美元/ 每平方米,钙钛矿太阳能电池的制造成本灵活的玻璃将是68美元/每平方米。增加10美元对于简单的塑料薄膜封装和40美元一片灵活的玻璃——所需的应用程序需要的最长寿命的成本完全封装光伏电池对超薄柔性玻璃室内使用78 —— 108美元/每平方米。 据微锂电小组分析,设备灵活的精密卷绕对位制造玻璃不仅可以实现氧化锡铟,而且对所有其他层在未来为了降低制造成本,提高生产产量的太阳能电池和允许灵活的钙钛矿的应用这些设备作为首选室内光线矿车为低功耗电子、传感器节点和物联网设备。此外,研究人员补充说,将他们的设备投入大规模生产将需要将电池面积从1平方厘米增加到10平方厘米左右,潜在地将效率数字降低到18%左右——对于柔性钙钛矿电池来说仍然是非常高的。 太阳能电池产业一直是国际高科技产业竞争的焦点。最近几年一个突出的现象就是不同国家和研发团队技术的突破和成果的发布时间点往往都非常接近。近期,西安交大电信学院吴朝新教授他的团队研制的柔性钙钛矿太阳能电池也已发布,目前实现玻璃基板钙钛矿电池效率突破22%,柔性器件效率突破19%。 在国内A股上市企业中,主营包括晶体硅太阳能电池芯片及组件业务的拓日新能在钙钛矿太阳能电池项目最近取得重大进展;万润股份和金信诺也拥有钙钛矿太阳能电池应用和制备方面专利储备。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

    时间:2020-08-22 关键词: 硅晶太阳能电池 太阳能电池行业 钙钛矿太阳能电池

  • 柔性太阳能电池的未来的发展,你知道吗?

    柔性太阳能电池的未来的发展,你知道吗?

    随着社会的进步,科技的发展,人们对能源的需求越来越大,而现有的能源有限,需要人们不断发展新能源,而太阳能就是一个不错的选择,人们开始大力发展太阳能能发电。能源问题是人类面临的一个严峻问题。取之不尽、用之不竭的太阳能是清洁能源时代的宠儿。 太阳能电池是把太阳能转化为电能的重要装置,其光电转化效率和稳定性成为业内关注的焦点。日前,澳大利亚昆士兰大学教授王连洲课题组基于近些年在太阳能电池、快充型储能电池和集成型太阳能充电电池领域的新探索,在《储能材料》上发表了一篇题为《柔性太阳能充电系统》的综述。 在国内,中国科学院院士李永舫自2000年开始从事共轭高分子转入有机聚合物太阳能电池的研究。他告诉《中国科学报》:“有机聚合物太阳能电池与传统硅基太阳能电池相比,最大的特点是可以做成柔性和半透明,整体耗能低很多。” 寻找电池器件材料 20世纪50年代,太阳能电池开始兴起并发展至今,现在应用比较普遍的是硅基太阳能电池。此外,还有无机半导体薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机聚合物太阳能电池等。 不同太阳能电池结构不一样,比如有机聚合物太阳能电池的有机光敏带由P型有机半导体(容易给出电子)构成的给体、N型半导体(容易接收电子)构成的受体组成,形成很薄的柔性活性层,在外电路接通下产生光电流。钙钛矿太阳能电池与有机聚合物太阳能电池类似,具有三明治结构,主要的不同在于光敏层,它是有机无机杂化构成的钙钛矿结构。 李永舫以硅基太阳能电池为例介绍道,硅基太阳能电池在生产过程中耗能较高,尤其是原材料的支配,以及硅要达到99.9999%纯化,这个纯化过程也需要耗能。 他说:“硅基太阳能电池要使用6~7年才能把生产过程中的耗能收回来,而有机聚合物太阳能电池的能耗大概一年左右就可以收回,但存在稳定性问题,导致使用寿命不长,反观硅基太阳能电池使用寿命可达20年。 2017年,英国、意大利、西班牙等7个国家的15家企业研究机构组成欧洲Powerweave研发团队,开展基于染料敏化纤维材料太阳能光伏电池技术和电能储存纤维材料薄膜蓄电池技术的有机组合的原位集成技术研究。 来自中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员葛子义团队发现,当前大多数有机太阳能电池的研究结果都是基于刚性的氧化锡(ITO)玻璃基板。然而,ITO在塑料基板上存在导电性差和机械脆性等问题,另外ITO通常在高温下通过真空溅射进行加工,这使得其价格昂贵,不利于采用大面积印刷和卷对卷来制备。 为此,葛子义团队开发了低温酸处理PEDOT/PSS电极替代需要高温溅射且昂贵的ITO电极。团队称,这类全溶液加工的柔性有机太阳能电池非常符合卷对卷印刷和刮涂等大面积制备工艺的技术要求,为有机太阳能电池低成本柔性化制备提供了重要的参考途径。 提升光电转换效率 记者获悉,葛子义团队利用全溶液加工技术,采用PBDB-T和IT-M非富勒烯活性层,制备了全湿法加工非ITO的单结柔性有机太阳能电池,电池的能量转换效率达到10.12%。 有机聚合物太阳能电池的研究兴起于20世纪60年代,当时的转换效率非常低。李永舫最开始研究有机聚合物太阳能电池时由于条件不太好,效率也一直不高。2004年前后,李永舫团队开始思考如何提高材料的光电转换效率。 “太阳能转化成电能,首先要求光伏材料对光有较宽和强的吸收,另外给体材料要有高的空穴迁移率,受体材料要有高的电子迁移率。”李永舫回忆道,“我们当年选择了富勒烯衍生物受体,其电子迁移率较高,随后我们的关注点转到给体材料。” “我们那个时候就想到了共轭侧链这个概念。”李永舫解释道,“由于共轭高峰的主链传输很快,有了共轭侧链就像搭了座桥,使电荷在这条共轭侧链上传输也比较快,提高空穴迁移率,进而提升光伏性能。” 近年来,提升材料光电转化效率已成为太阳能电池的主流研究方向。南开大学化学学院教授陈永胜在柔性透明电极与柔性有机太阳能电池领域研究中发现,获得高性能的柔性透明电极是研发高效柔性有机光电器件的前提,也是目前该领域的核心难题。“因此,如何获得同时具有高导电、高透光、低表面粗糙度以及制备方法简单、绿色的柔性透明电极,是一项巨大的挑战。” 2019年11月,陈永胜团队在《自然—电子学》发表文章,介绍了团队制备出同时具有高导电、高透光且低表面粗糙度的银纳米线柔性透明电极,将其用于构筑柔性有机太阳能电池,与使用商业氧化铟锡玻璃电极的器件性能相当,光电转化效率可达16.5%,刷新了当时文献报道的柔性有机/高分子太阳能电池光电转化效率的最高纪录。 多领域的潜在应用 王连洲团队在综述文章里指出,由于太阳光自身的强度不稳定性以及间歇性,促使该领域的科研人员进一步探索光伏能源生成与储存的集成系统,促进了太阳能充电储能系统的发展。 南京工业大学先进材料研究院教授陈永华告诉《中国科学报》:“太阳能充电储能系统比较适合应用于物联网和人机互动等领域,前提是需要提升光电转换和存储效率。”此前,陈永华团队寻找并设计出能够稳定钙钛矿结构的有机胺分子,制备出的层状钙钛矿太阳能电池光电转换效率得到明显提升。 如今,太阳能充电储能系统已被广泛研究并应用于智能电网、房屋能源供给、通勤电动车辆、家用电子产品,以及便携式可穿戴电子设备中。在设计新一代可穿戴便携式能源设备尤其是太阳能充电储能系统时,王连洲团队意识到,柔韧性及可便携性是必须考虑的两大关键指标。 王连洲团队表示,相比于传统的刚性器件,柔性薄膜太阳能电池因低温制备及易实现的面板安装技术而大大降低了成本。此外,将柔性的薄膜光伏系统与储能系统结合起来,不仅可以实现便携可穿戴设备的无线充电,还可以极大地提高电池的工作时长,实现更为广泛、精细的应用。 中国科学院电工研究所副研究员原郭丰向《中国科学报》介绍道,柔性太阳能光伏发电与储存一体化技术,具有明显的表面结构适应性强、易弯曲、重量轻、无需额外安装费用等优势,可灵活应用于服饰、户外装备、建筑物、交通运输工具、电子设备等需要遮阳及复杂结构的物体外表面,也可以作为光伏发电储存一体化系统进行使用。 原郭丰还指出:“柔性太阳能光伏发电与储存一体化技术仍然面临材料的制备及其稳定性、复杂条件下材料寿命、光电转化效率、充放电效率、安全性以及成本等诸多问题。”目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-08-22 关键词: 光伏技术 柔性太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

  • 层状钙钛矿太阳能电池发展

    层状钙钛矿太阳能电池发展

    从上个世纪开始,科学家就开始研究“阳光罐头”——太阳能电池及其相关技术——以期更好地利用太阳能。太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。但直至今日,各类“保鲜”技术依然还在探索之中。前不久,西北工业大学黄维院士团队在《自然·光子学》发文,报道了高效稳定层状钙钛矿太阳能电池的最新突破性进展。 26岁的晁凌锋是这一成果的第一作者之一。他告诉记者,要把阳光变成“阳光罐头”,第一步是需要把阳光转换成能够储存的状态——电。晁凌锋解释,太阳能电池的工作原理是一边接收阳光的能量一边将其转换成电能,然后电能会被输送到储存装置中,供后续使用,因此太阳能电池可以看成是一个“光-电转换器”。这种神奇的“转换器”有不少种类,他们研究的,是目前被学术界看好的“层状钙钛矿太阳能电池”。 黄维院士团队的成员之一,南京工业大学教授陈永华是晁凌锋的导师,他告诉记者,层状钙钛矿电池三维结构看起来有点像“魔方”,此次研究的主要创新点在于,通过增强层状分子间的作用力,增加了电池的稳定性,在光照下持续工作1000个小时,电池的光电转化性能衰减低于15%。 “从以往的层状钙钛矿电池成果来看,一般持续工作500到800个小时,性能就会衰减15%甚至更多。”晁凌锋解释,相比之下,此次的成果有效增加了这类太阳能电池的稳定性,延长了它的工作时间,处于世界领先水平。 稳定性有那么重要吗?陈永华说,要做好太阳能电池,许多问题有待突破,“稳定性是其中一个很重要的方面,总不能允许电池很快就罢工了,寿命问题一定要考虑”。他比喻道,以前层状钙钛矿材料太阳能电池的每一层之间的分子是“靠在一起”,这种不太紧密的作用力难以对抗水、热以及紫外光等的侵蚀,使层状钙钛矿电池很容易分解“罢工”;而他们这次想办法让分子紧紧地“抱在了一起”,从而增强了分子间的作用力,继而增加了电池的稳定性。“这项成果让此类太阳能电池距离真正投入使用又迈进了一步。”陈永华说。 然而,取得这项成果的过程是相当曲折的。“我从研究生一年级就开展了相关研究,直到研究生毕业成果都还没有发表。”现正在西北工业大学读博士一年级的晁凌锋告诉记者:“真是一直在失败,只有一次成功。” 去年夏天来临之前,是他最崩溃的时候。“我们的研究成果需要送到北京的中国计量院做第三方验证才能发表。明明在实验室里测得都很成功,但到了北京就是测不出来了。”晁凌锋知道,世界上还有很多优秀的课题组在攻关这个稳定性的问题,如果自己的成果不能最先发表,就会失去价值。问题出在了检测设备的连接环节,为了解决这个问题,在3个月的时间里,他往北京跑了多次,两度推翻重建检测连接设计,但一直走不出科学的迷宫,“同时我还在准备6月份的研究生毕业论文答辩”。 比这一切更让他难以接受的是,夏天就要来了。层状钙钛矿材料本身“怕热”,这意味着,如果不赶在夏天之前做完检测验证,成果的最好性能指标将大打折扣,他们将失去与国际团队竞争的筹码。 “虽然,我觉得陈永华老师也已经崩溃了,但他一直鼓励我们,半夜12点多还来实验室和我们交流”。最后,在一天夜里,他们走出了“迷宫”,最后通过了第三方验证。 和夏天赛跑的晁凌锋,终于在这个春天夺得了胜利果实。这一成果的发表不仅是对他意义重大,他说:“我看到了这项研究对世界能源领域的价值,所以才会一直坚持。”登上顶级期刊之后,他还在继续进行相关研究,“我们不仅希望大家认可这项研究,更希望通过这项成果激励更多人投身太阳能领域,这样我们的未来才会更好”。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-03-05 关键词: 光伏技术 光电转换效率 钙钛矿太阳能电池

  • 加了石墨烯的钙钛矿电池

    加了石墨烯的钙钛矿电池

    石墨烯作为一种新型特种材料被广泛用于和各种新材料并用开发,前两年SNEC大会曾专题讨论石墨烯在光伏产品中的应用。在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。腾晖曾研究石墨烯提高晶硅电池导电银浆,正信光电特有的石墨烯涂层(纳米技术)太阳能组件具有自清洁特性,亚玛顿成立了专门的石墨烯研究院。 最近,意大利研究人员在钙钛矿电池中的电子选择层中添加了石墨烯,不仅提高化学稳定性,还将钙钛矿/晶硅异质结电池的转化效率提高到26.3%。 这种新型异质结电池兼具有薄膜钙钛矿生产工艺和硅基异质结电池的性能。双端结构让电极数量更少,减少了电池本体吸收损失的光,比四终端电池的生产成本更低。 科学家们在钙钛矿电池中使用的二氧化钛(TiO2)电子选择层中添加了石墨烯,石墨烯薄片沉积在二氧化钛前驱体和二氧化钛纳米粒子溶液上。少量的石墨烯薄片掺杂已证明足以在不改变整个电池光吸收的情况下改进了电荷传输,提高电池的光电性能。 研究小组表示,他们没有使用传统的甲基铵碘化铅(MAPbI3)钙钛矿,而是选择了混合阳离子、混合卤化物钙钛矿,从而获得最佳的光学带隙和改进的稳定性。 研究人员采用“机械方法”堆叠两个子电池,分别制造和优化两个终端电池。经过优化的、双面介观钙钛矿电池,通过在两个子电池之间的接触区域施加大约1公斤/厘米2的压力,机械地堆积在硅底电池上。 再采用磁控溅射法在空穴选择层上沉积氧化铟锡对电极,并作为顶电池的后接触电极。研究人员声称已经找到了理想厚度的对电极,能减少反射光损耗。 这两个电池的有效耦合,确保了成品电池75.6%的高填充系数。这种优化的、双面钙钛矿太阳能电池用做晶硅异质结底电池的串联顶部电池,在1.43平方厘米的有效面积内,反向电压扫描模式功率转换效率达到26.3%,正向电压扫描模式功率转换效率为25.7%,并最终稳定在25.9%。 此前IMEC曾在0.13平方厘米的钙钛矿/ IBC晶硅异质结电池上获得27.1%的转化效率,显然这次的电池面积更大。对于钙钛矿薄膜电池,最大的挑战就是在大面积上实现高效率,全球能把钙钛矿电池效率做到23%以上的团队寥寥无几。 研究人员认为,石墨烯改善了钙钛矿电池的性能,而异质结晶硅电池结构的背部非晶膜允许增加张力。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-03-05 关键词: 石墨烯 光伏技术 钙钛矿太阳能电池

  • 我国层状钙钛矿太阳能电池发展

    我国层状钙钛矿太阳能电池发展

    随着社会的进步,科技的发展,人们对能源的需求越来越大,而现有的能源有限,需要人们不断发展新能源,而太阳能就是一个不错的选择,人们开始大力发展太阳能能发电。如果想把食物保存得更久,我们往往会把它做成罐头,其实阳光也可以。从上个世纪开始,科学家就开始研究“阳光罐头”——太阳能电池及其相关技术——以期更好地利用太阳能。但直至今日,各类“保鲜”技术依然还在探索之中。前不久,西北工业大学黄维院士团队在《自然·光子学》发文,报道了高效稳定层状钙钛矿太阳能电池的最新突破性进展。 26岁的晁凌锋是这一成果的第一作者之一。他告诉记者,要把阳光变成“阳光罐头”,第一步是需要把阳光转换成能够储存的状态——电。晁凌锋解释,太阳能电池的工作原理是一边接收阳光的能量一边将其转换成电能,然后电能会被输送到储存装置中,供后续使用,因此太阳能电池可以看成是一个“光-电转换器”。这种神奇的“转换器”有不少种类,他们研究的,是目前被学术界看好的“层状钙钛矿太阳能电池”。 黄维院士团队的成员之一,南京工业大学教授陈永华是晁凌锋的导师,他告诉记者,层状钙钛矿电池三维结构看起来有点像“魔方”,此次研究的主要创新点在于,通过增强层状分子间的作用力,增加了电池的稳定性,在光照下持续工作1000个小时,电池的光电转化性能衰减低于15%。 “从以往的层状钙钛矿电池成果来看,一般持续工作500到800个小时,性能就会衰减15%甚至更多。”晁凌锋解释,相比之下,此次的成果有效增加了这类太阳能电池的稳定性,延长了它的工作时间,处于世界领先水平。 稳定性有那么重要吗?陈永华说,要做好太阳能电池,许多问题有待突破,“稳定性是其中一个很重要的方面,总不能允许电池很快就罢工了,寿命问题一定要考虑”。他比喻道,以前层状钙钛矿材料太阳能电池的每一层之间的分子是“靠在一起”,这种不太紧密的作用力难以对抗水、热以及紫外光等的侵蚀,使层状钙钛矿电池很容易分解“罢工”;而他们这次想办法让分子紧紧地“抱在了一起”,从而增强了分子间的作用力,继而增加了电池的稳定性。“这项成果让此类太阳能电池距离真正投入使用又迈进了一步。”陈永华说。 然而,取得这项成果的过程是相当曲折的。“我从研究生一年级就开展了相关研究,直到研究生毕业成果都还没有发表。”现正在西北工业大学读博士一年级的晁凌锋告诉记者:“真是一直在失败,只有一次成功。” 去年夏天来临之前,是他最崩溃的时候。“我们的研究成果需要送到北京的中国计量院做第三方验证才能发表。明明在实验室里测得都很成功,但到了北京就是测不出来了。”晁凌锋知道,世界上还有很多优秀的课题组在攻关这个稳定性的问题,如果自己的成果不能最先发表,就会失去价值。问题出在了检测设备的连接环节,为了解决这个问题,在3个月的时间里,他往北京跑了多次,两度推翻重建检测连接设计,但一直走不出科学的迷宫,“同时我还在准备6月份的研究生毕业论文答辩”。 比这一切更让他难以接受的是,夏天就要来了。层状钙钛矿材料本身“怕热”,这意味着,如果不赶在夏天之前做完检测验证,成果的最好性能指标将大打折扣,他们将失去与国际团队竞争的筹码。 “虽然,我觉得陈永华老师也已经崩溃了,但他一直鼓励我们,半夜12点多还来实验室和我们交流”。最后,在一天夜里,他们走出了“迷宫”,最后通过了第三方验证。 和夏天赛跑的晁凌锋,终于在这个春天夺得了胜利果实。这一成果的发表不仅是对他意义重大,他说:“我看到了这项研究对世界能源领域的价值,所以才会一直坚持。”登上顶级期刊之后,他还在继续进行相关研究,“我们不仅希望大家认可这项研究,更希望通过这项成果激励更多人投身太阳能领域,这样我们的未来才会更好”。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

    时间:2020-03-05 关键词: 阳光罐头 太阳能领域 钙钛矿太阳能电池

  • 光伏发电效率概况

    光伏发电效率概况

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。近日,美国国家可再生能源实验室(NREL)最新发布了全球太阳能电池实验室最高效率图,由德国海姆霍兹柏林材料所(HZB)创造的单结钙钛矿-硅叠层太阳能电池的最新效率为29.15%,突破超过了牛津光伏公司之前报道的28%效率,再破世界记录。 什么是钙钛矿电池? 钙钛矿型太阳能电池(perovskitesolar cells),是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代太阳能电池,也称作新概念太阳能电池。 迄今为止,大多数的太阳能电池都是由硅制成,因为这种材料非常善于吸收光线。可是,硅面板的制造成本却很昂贵。 科学家们一直都在研究由钙钛矿组成的结构,使之成为硅的替代品。真正的钙钛矿,是一种存在于地球中的矿物,它由钙、钛、氧分子经过特殊排列而成。具有相同晶体结构的材料称为钙钛矿结构。 相比于共棱、共面形式连接的结构,钙钛矿结构显得更加稳定,更有利于缺陷的扩散迁移。因此,钙钛矿具备了许多优异的物理化学特性,例如电催化性、吸光性等。 钙钛矿结构非常适合作为太阳能电池吸收光线的活性层,因为它们吸收光线的效率比硅更高,且成本更低廉。将钙钛矿结构集成到太阳能电池中,需要采用的设备也相对简单。例如,它们可以溶解到溶剂中,直接喷涂到基底上面。 由钙钛矿结构组成的材料有望为太阳能电池设备带来一场革命,但是却具有一个严重的缺陷:它们通常很不稳定,在高温条件下性能会退化。这严重阻碍了它们的商用。 技术突破已是必然 增效和降本是实现光伏平价上网的关键,作为主流光伏技术,晶硅市场份额超95%,尽管发电成本也在持续缓慢下降,但其效率已越来越接近极限。如目前普遍采用的晶硅PERC技术,通常能达到22%左右转化效率,其技术路线图预计最大量产效率接近24 %。留给晶硅组件通过提质增效降本的空间已经很小。 考虑到光伏发电未来的持续发展,寻找更高发电效率的替代材料已是必然。此前牛津光伏公布了钙钛矿-硅叠层电池28.0%转化效率,突破世界纪录,通过了美国国家可再生能源实验室 (NREL) 认证。 与此同时,国内光伏企业对钙钛矿的布局也在加快钙钛矿电池的量产化进程。杭州纤纳光电首条20MW钙钛矿量产产线生产的钙钛矿组件(200cm-800cm)效率达到11.98%,打破了日本东芝公司保持的前世界纪录。 协鑫集团旗下苏州协鑫纳米科技有限公司已率先建成10兆瓦级大面积钙钛矿组件中试生产线,完成了相关材料合成及制造工艺的开发。此外,协鑫宣布已开始100兆瓦量产生产线的建设工作,计划于2020年实现钙钛矿光伏组件的商业化生产。在1241.16平方厘米的有效面积上,协鑫纳米实用化钙钛矿组件效率达到了15.31%。如果某一天人们能高效利用太阳能,相信能解决很大的能源问题,毕竟太阳能是符合可持续发展战略的,能保证人类的永续发展,需要我们科研人员更加努力。

    时间:2020-02-05 关键词: 电源资讯 光电转换效率 太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

  • 半透明钙钛矿电池技术

    半透明钙钛矿电池技术

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。随着对太阳能电池的需求持续增长,消费者现在正寻求不那么突兀的方式,将其应用到建筑和汽车中。 透明或半透明电池比标准的不透明硅太阳能电池提供了更大的柔软性和视觉吸引力,然而,它们相对较高的成本和较低的效率意味着它们的应用一直比较缓慢。 为了解决这一问题,香港理工大学(理大)的研究人员研制出一种采用石墨烯电极的半透明、高效、低成本钙钛矿太阳能电池。 第一代硅太阳能电池由于其高稳定性和高效率的能量转换,多年来一直是光伏能源转换的支柱,但其不透明性和成本意味着,现代建筑和汽车应用正在积极寻找替代能源。 薄膜PVs(第二代太阳能电池)重量轻、柔软,但价格昂贵,因为它们是由稀有材料制成的,结构复杂,需要高温生产过程。 现在,利用薄膜钙钛矿等材料,第三代太阳能电池正在开发中,有望在不久的将来用于商业用途,具有更高的功率转换效率、更简单的制造工艺和更低的成本。 在这方面,理大研究人员以半透明钙钛矿为电极,并以石墨烯为电极,研制出他们自己的第三代太阳能电池。 石墨烯非常薄,但具有高导电性和低成本,是半透明太阳能电池的理想选择,因为它允许光线从两侧被吸收。 因此,研究人员设想这些设备可能用于窗户、百叶窗和建筑屋顶表面,从而增加收集太阳能的可用表面积。 理大太阳能电池的转换效率约为12%,比一般的透明及半透明太阳能电池表现更佳。 生产成本低于每瓦0.50港元(合0.06美元)的潜力,也意味着传统硅太阳能电池的成本可以节省50%以上。 虽然石墨烯已存在十多年,本身就是一种高效率的导体,但理大的研究人员决定进一步提高石墨烯的导电性,以满足他们的特定要求。 为了做到这一点,石墨烯被涂上了一层PEDOT:PSS导电聚合物(聚(3,4-乙二氧基噻吩)聚苯磺酸酯)的铜绿——KAIST的科学家们最近在可织LED纤维的生产中使用了相同的成分——在层压过程中也起到了钙钛矿的粘附层的作用。 为了提高功率转换效率,研究人员发现,通过化学气相沉积的方法将石墨烯分层制成透明电极,电极的片状电阻进一步降低,而电极的特殊透明性得以保留。 最后,通过提高顶部石墨烯电极与钙钛矿薄膜空穴传输层之间的接触程度,进一步提高了器件的性能。 研究人员表示,由于石墨烯极具弹性,加上细胞制备简便,理大的装置可直接印刷或采用辊对辊工艺进行大规模生产。 通过这种方式,半透明太阳能电池很可能会在目前还没有传统不透明设备提供服务的市场上提供更多的光伏板。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

    时间:2019-12-29 关键词: 电源技术解析 光伏技术 太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

  • 最薄钙钛矿二维材料技术

    最薄钙钛矿二维材料技术

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。石墨烯因薄到单层碳原子的厚度,具有丰富多样的理化性质,其出现后,各种单层二维材料如雨后春笋般不断涌现。 但是,原子层厚度的超薄二维材料仍是没有攻克的难题。6月6日,国际顶级期刊《自然》发表了南京大学科研团队一项成果,他们成功制备了原子层厚度的氧化物钙钛矿二维材料。该成果开启了一扇通往具有丰富强关联二维量子现象的大门。 据研究团队带头人潘晓晴教授介绍,自2004年石墨烯被发现以来,以其为代表的各类二维原子晶体材料由于在信息传输和能源存储器件等领域的广泛应用前景而受到人们极大的关注。其中,钙钛矿氧化物由于过渡金属离子中的电子-电子相互作用,展示出多铁性和巨磁电阻等多种特殊的物理效应。但是,原子层厚度的超薄二维材料仍有待攻克。 聂越峰教授课题组采用了一种分子束外延的薄膜生长技术,获得原子层厚度的高质量氧化物钙钛矿二维材料。王鹏教授课题组利用多种先进球差校正透射电子显微镜结构分析技术,直接观测到钙钛矿BiFeO3(铋铁氧体)薄膜在二维极限下出现若干新颖现象。 据聂越峰介绍,电子在材料中的运动形式决定了材料的性能。在石墨烯等传统二维材料中,电子的运动相对自由,不太受其他电子的影响;而在很多氧化物钙钛矿材料中,电子之间存在很强的相互作用,正是这种电子间的强关联作用促成了包括高温超导在内的各种新奇的量子态。 制备钙钛矿二维材料,在二维体系中加入这种电子间的强关联作用,有望发现更丰富而有趣的强关联二维量子现象。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2019-12-29 关键词: 电源技术解析 光伏技术 石墨烯太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

  • 钙钛矿太阳能电池解析

    钙钛矿太阳能电池解析

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。近十多年来是光伏行业飞速发展的时代,新技术不断涌现推动着行业的不断发展。近十年来是国内光伏行业基本每半年会有一次明显的进步突破,中国光伏产业用十几年的时间实现了从培育期、成长期到成熟期的追赶和超越,直至领先全球,堪称弯道超车的典范,目前中国拥有全球最大光伏发电全产业链集群、最大应用市场、最大投资国、最多发明和应用专利和最大产品出口国等一系列桂冠,光伏发电已经成为中国的“国家名片”之一。光伏产业的快速发展,得益于技术创新与进步。目前,中国拥有全球最强大的光伏研发力量,在可再生能源领域的专利申请数量居全球首位。 国内部分光伏企业还在单多晶性价比之争,推动光伏平价上网之际,近期在钙钛矿光伏领域又有国内企业获得了突破,并离应用更进一步。国内光伏科学家们对钙钛矿材料和结构进行改善在短短10年内,钙钛矿太阳电池的光电转换效率获得飞速提升,目前已达到25.2%以上,2019年钙钛矿电池也即将要走向商业化生产。 在今年11月,协鑫纳米钙钛矿组件通过TUVRheinland的新一轮产品测试:在1241.16平方厘米的有效面积上,协鑫纳米的实用化钙钛矿组件效率达到了15.31%,取得钙钛矿组件实用化产品商业测试。根据TUV Rheinland的测试结果,协鑫纳米的钙钛矿组件温度系数低至-0.001%,而晶硅组件的温度系数通常为-0.3%至-0.4%。也就是说,钙钛矿组件在25摄氏度下的效率和在50摄氏度下的效率是一样的,而晶硅组件的效率从25摄氏度到50摄氏度会下降10%。因此,同样标称功率的钙钛矿组件,在实际工况之下工作,至少将比晶硅组件多发10%的电。 今年2月,协鑫集团旗下苏州协鑫纳米科技有限公司发布了其在钙钛矿光伏组件技术方面的突破性进展,在业界率先建成10兆瓦级别大面积钙钛矿组件中试生产线,完成了相关材料合成及制造工艺的开发,协鑫纳米的10MW中试生产线所制造的钙钛矿光伏组件尺寸为45cm*65cm,光电转化效率达到15.3%。这是全世界范围内最大面积的钙钛矿光伏组件,也是大面积钙钛矿组件效率的最高数值。且协鑫纳米已经开始100MW量产生产线的建设工作,计划于2020年实现钙钛矿光伏组件的商业化生产。正在建设中的100MW量产生产线,将把组件面积扩大至1m*2m,组件光电转化效率将提高至18%以上。在现有的工艺条件下,100MW量产线制造的钙钛矿光伏组件的制造成本预计将低于1元/W,量产组件的工作寿命将达到25年以上。当产能扩大到1GW以上时,钙钛矿组件的制造成本还将进一步下降到每瓦0.7元左右。如此低的组件成本,意味着光伏系统造价将低于3元/瓦,光伏电力的成本即便在中国东部地区都将显著低于火电。 并且,国内在钙钛矿光伏领域获得重大突破的不仅是协鑫纳米一家。在本月,长江三峡集团旗下三峡资本联合中国三峡新能源注资的杭州纤纳光电科技有限公司钙钛矿组件获得全球首次IEC稳定性测试报告。在2019年12月杭州纤纳光电科技有限公司与国际权威检测认证机构T?V北德集团及旗下T?V北德光伏实验室联合宣布,纤纳光电的钙钛矿电池组件成功通过了国际电工委员会(IEC)相关标准的稳定性测试,所有测试前后功率衰减均不超过5%。这是全球首例通过第三方独立检测的钙钛矿电池组件稳定性测试。 测试选取了钙钛矿组件核心材料稳定性的四个项目,具体包括: (1)、湿热测试(dampheat test)规定组件需在85°C温度以及85%相对湿度的环境下持续静置1000小时;(2)温度循环测试(thermalcycling test)测试规定组件需在?40°C ~ +85°C之间连续循环200次;(3)UV老化测试(UVpreconditioning test)规定组件需置于60°C以及高强紫外光照下,并接受总计15kWh每平米辐照量的连续紫外光照射;(4)光老化测试(lightsoaking)规定组件需接受总计86kWh每平米的连续标准太阳光辐照; 上述测试模拟组件长期在户外使用受到的水、氧、光、热等全方位环境老化因素冲击,对组件材料长期的稳定性进行综合考量。纤纳光电的钙钛矿组件通过了严格测试,在材料工艺与组件工艺的可靠性方面已能满足应用场景需求。此次稳定性测试的成功意味着钙钛矿这项光伏新技术跨越“死亡之谷”,是一次振奋人心的质的飞跃,具有里程碑意义。T?V北德集团全球可再生能源高级副总裁、全球光伏运营中心总裁兼大中华区副总裁须婷婷女士表示,此次全球首例钙钛矿组件通过商业化光伏组件环境可靠性测试,标志着钙钛矿这一新兴技术正式走出实验室,迈向市场,同时标志着钙钛矿光伏技术开启了新的征程。 国内在钙钛矿光伏上有较大行动的单位还有: (1)3月15日,中国第一大风机制造商金风科技宣布,以战略投资者身份领投英国钙钛矿太阳能发电公司牛津光伏有限公司(Oxford PVTM)D轮融资,投资金额2100万英镑。 (2)武汉理工大学程一兵专家团队、上海交通大学韩礼元团队、中科院物理研究所孟庆波团队、西安交通大学电信学院吴朝新教授团队、华中科技大学武汉光电研究中心唐江教授团队、电子科技大学的李世彬教授团队、北京交通大学张福俊课题组、湖南大学物理与微电子科学学院潘安练教授团队、北京大学物理学院朱瑞团队、西安电子科技大学微电子学院郝跃院士团队、上海科技大学物质学院系统材料学研究部宁志军教授课题组、合肥工业大学、哈工大、天津理工大学等都在钙钛矿光伏技术上有较大突破。 据统计2017全球钙钛矿光伏15大技术研究新动向中国占了8个,这方面中国也是有较大优势。 钙钛矿光伏技术的优势 1、与传统晶硅技术相比,钙钛矿技术具备若干显著的优势。首先钙钛矿材料是一种人工合成的晶体材料,材料的配方可以不断地调整、迭代,在提高材料性能的同时降低制造成本。2、钙钛矿材料对杂质不敏感,通常90%左右纯度的钙钛矿材料就可以用于制造效率达到20%以上的太阳能电池。晶硅材料则对杂质非常敏感,纯度必须达到99.9999%以上才能用于制造太阳能电池。 3、钙钛矿材料的吸光能力也远远超过晶硅材料,可以用料更少。晶硅太阳能电池中硅片的厚度通常为160至180微米,而钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层的厚度仅为0.3微米。一个由60片硅片构成的晶硅组件消耗硅材料约1公斤,而相同尺寸的钙钛矿组件仅消耗2克钙钛矿材料。4、生产更节能。钙钛矿材料可以溶解在普通溶剂之中,钙钛矿组件可以通过溶液涂布工艺生产,整个生产工艺流程温度不超过150度。而晶硅材料的铸锭和提拉都需要在1500度以上高温,生产能耗的差别可想而知。 5、还有前面提到的发电效率受温度影响更小等方面。 钙钛矿光伏进一步发展主要需要解决的问题主要有:实现转换效率的理论极限值、大面积涂层溶液的研究、长期稳定性的研究、回收技术(部分技术电池材料含铅为避免铅浪费与环境污染回收技术是十分重要的)、将实验室产品与技术产业化等方面。钙钛矿光伏的应用一开始就面向平价甚至底价光伏发电,必将引起光伏产业巨大变化。如果某一天人们能高效利用太阳能,相信能解决很大的能源问题,毕竟太阳能是符合可持续发展战略的,能保证人类的永续发展,需要我们科研人员更加努力。

    时间:2019-12-28 关键词: 光伏市场 电源技术解析 光伏组件 钙钛矿太阳能电池

  • 美国支持钙钛矿太阳能电池

    美国支持钙钛矿太阳能电池

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。美国能源部太阳能技术办公室宣布:支持美国能源材料(EMC)公司推进钙钛矿光伏组件的研发。美国能源部在11月宣布了1.28亿美元的太阳能研发支持资金,本月初宣布了1070万美元支持美国电力科学院的并网技术研究。 此项决定将拨款支持EMC公司高效稳定钙钛矿光伏组件的量产计划。利用现有的纽约伊士曼工业园试验线,该项目将展示整个钙钛矿装置在薄如纸的柔性玻璃上的高速印刷工艺,包括通常由昂贵的真空沉积技术来完成的透明导体层。最终,EMC将在高速卷式连续生产线上制造整块BackbonePV钙钛矿组件。EMC公司认为,需要一种可扩展、持续的光伏组件新制造技术,让太阳能成为全球能源发电的重要组成。 EMC的高速印刷工艺可以将光伏组件的制造成本降低95%,并将高效组件的销售价格降低50%。超低的成本可以让吉瓦级工厂在美国和世界各地迅速复制,满足当地需求,支持行业0.02$/千瓦时的目标。联合国2050年的排放目标要求在未来30年内从目前的700GW光伏装机扩大到16太瓦以上。为了实现这一目标,不仅要依赖现有的组件技术,像EMC公司这种类型的制造创新迫切需要实施。 能源部太阳能技术办公室2019财政年度融资计划计划旨在投资新项目,降低太阳能发电成本,提高光伏电池、组件和系统的性能及可靠性,降低材料和加工成本,同时致力于推动太阳能制造业,减少流程,使太阳能系统更能适应电网。 EMC公司作为钙钛矿光伏应用的代表,获得了这一财政资金支持。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

    时间:2019-12-11 关键词: 光伏技术 电源资讯 美国光伏市场 钙钛矿太阳能电池

  • 在面积大于一平方厘米钙钛矿型太阳能电池上获得超过15%的能量转换

    在面积大于一平方厘米钙钛矿型太阳能电池上获得超过15%的能量转换

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。钙钛矿太阳能电池比传统的硅电池便宜,它们能够将太阳光转化为电能的效率迅速增加。但要在商业上可行的话,就需要将实验室里的产品尺寸扩大。 由于采用了新的制造方法,科学家们已经在面积大于一平方厘米钙钛矿型太阳能电池上获得超过15%的能量转换。 某太阳能电板 研究人员报告了钙钛矿型电池的效率高于20%,可以媲美传统硅电池。但那些高效率的钙钛矿型电池仅十分之一个平方厘米,只适用于实验室测试,如果当太阳能电池板使用则太小了。 布朗大学工程学教授NitinPadture说,但是通过改进处理后,一个平方厘米以上的电池获得15%的效率上是可行的,这已经是真正的进步。 Padture说,在更大的钙钛矿电池如何保持高效已被证明是一个挑战,“钙钛矿的问题是,当你尝试用传统的方法做出了较大的太阳能膜时,低效率的缺陷就会暴露。” 钙钛矿电池之前的制造工艺是由Padture实验室一名研究生周媛媛(查找不到原名,采用音译,下同)建立的,钙钛矿前体溶解在溶剂中溶解然后沉淀在基底上。然后将基底浸泡在第二溶剂(称为反溶剂),其作用是选择性地把前体的溶剂溶解掉,剩下的就是钙钛矿晶体产生的超光滑的膜。 这项新的研究,发表在先进材料杂志上,周媛媛(音译)和国家可再生能源实验室博士后研究员杨孟锦(音译),通过一种小技巧找到了加大钙钛矿晶体尺寸的方法。方法是添加过量的有机前体,粘在小的钙钛矿晶体上,通过加热将它们扩大,并通过热处理把过多的有机前体处理掉。 “溶剂法确保完整的覆盖性和均匀性,”Padture说。“通过覆盖后,我们增加了晶体的尺寸,这使我们产生了缺陷更少,效率更高的薄膜。” 在这个最新的产品达到了15%的效率是一个良好的开端,Padture说,但仍有提升空间。研究人员使用这个或类似方法最终有希望让大电池能达到20%至25%的效率。 这项工作得到了美国能源署和美国国家科学基金会的资助。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2019-09-01 关键词: 电源技术解析 光伏技术 太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

  • 一种金属氧化物夹层钙钛矿电池

    一种金属氧化物夹层钙钛矿电池

    随着社会的进步,科技的发展,人们对能源的需求越来越大,而现有的能源有限,需要人们不断发展新能源,而光能就是一个不错的选择,人们开始大力发展太阳能发电。加州大学洛杉矶分校UCLA研发出一种金属氧化物夹层钙钛矿电池,转换效率高,但重要的是电池稳定性增强。 钙钛矿电池作为太阳能半导体前景无限,已经在学术界引发研发热潮,而且吸引很多太阳能行业企业纷纷投入开发其商业应用领域。钙钛矿层的稳定性一直是碍商业化的一个主要障,然而UCLA研发出创新性解决方案。 来自美国加州纳米技术研究院由YangYang教授牵头的研发团队,将钙钛矿半导体放置在两层金属氧化物层中间,并且不堆叠,提升能量转换效率,大大提升电池稳定性。 某光伏发电站 钙钛矿当暴露在空气中,极为敏感会快速降解,对水也特别敏感。通过用金属氧化物夹层保护钙钛矿层,电池可在室温条件下露天存放60天,提高电池使用寿命。钙钛矿电池转换效率也仅下降10%而已。 没有金属氧化物夹层,而是使用有机传输层控制装置在五天之内完全降解掉。 重要的是,金属氧化物层并不会阻止钙钛矿电子的传输,该金属氧化物充当电子空穴传输层。 “到目前为止,稳定的钙钛矿型太阳能电池的主要问题之一。”IDTechEx研究机构分析师指出,“成功解决这一问题可能会推动钙钛矿型太阳能电池的发展。” 在最近几年钙钛矿型太阳能电池显示出其非比寻常的能效,YangYang告诉加州大学洛杉矶分校新闻编辑室,其团队在两年内已经实现将转换效率从不到1%提高到接近20%。 UCLA团队研发成果上个月公布在Nature Nano technology journal杂志上。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

    时间:2019-09-01 关键词: 电源技术解析 光伏技术 太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

  • 在钙钛矿太阳能电池的开发上转换效率提高至约16%

    在钙钛矿太阳能电池的开发上转换效率提高至约16%

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。日本物质材料研究机构(NIMS)11月2日宣布,在钙钛矿太阳能电池的开发上,在单元(发电元件)面积达1cm2以上,转换效率提高至约16%的同时,还通过了作为实用化基准的可靠性测试。 某太阳能电板 制作的钙钛矿太阳能电池的转换效率分布,PCE为转换效率。(出处:日本物质材料研究机构) 这是通过将电子和空穴(电洞)提取层采用的材料由有机物变更为无机物等方法实现的,是NIMS光伏发电材料部门部门长韩礼元等的研发小组的成果。已于10月30日在《科学》杂志在线版公开。 在钙钛矿太阳能电池的开发上,报告了具有高转换效率的研究成果大多单元面积小(约0.1cm2)、可靠性也比较低。因此,要想实现实用化,扩大单元面积和提高可靠性成为当务之急。 研究小组称,为了解决这些问题,将电子提取层和空穴提取层采用的有机材料变更为无机材料。利用无机材料制作的电子和空穴提取层的电阻较高,因此需要将层的厚度减薄至几nm(纳米)。但这样的薄层若面积扩大,称为针孔的缺陷会增多,因而转换效率会降低。于是,在空穴提取层和电子提取层分别添加了高浓度锂离子和铌离子,使导电性提高至10倍以上。这样,即使是大面积,也可以使用针孔较少的10~20nm的厚层了。 结果是在面积为1cm2以上的单元上,以高再现性实现了约16%的转换效率。并且,由于电子提取层和空穴提取层均采用无机材料,即使以实用化基准的光强(1sun)太阳光连续照射1000小时,转换效率的降低也可控制在10%以下,显示出了优异的可靠性。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

    时间:2019-09-01 关键词: 电源技术解析 光伏技术 光伏电池转换效率 钙钛矿太阳能电池

  • 大面积钙钛矿太阳能电池

    大面积钙钛矿太阳能电池

    在现在的生活中,太阳能产品处处可见,人们用太阳能煮饭,还有太阳能热水器等等,无处不见太阳能产品,当然,最重要的还是太阳能发电,但是目前的技术并不能让人们很好利用太阳能发电。华中科技大学光电国家实验室副教授陈炜自主研发的大面积钙钛矿太阳能电池,经日本产业技术综合研究所(AIST)光伏技术研究中心认证,达到国际最高效率15%,填补了太阳能电池效率记录表的该项空白。该成果近日发表于《科学》。 光伏发电 AIST是国际最权威的太阳能电池认证机构之一。陈炜送检的大面积钙钛矿电池在该研究所成功认证为国际最高效率15%。该结果被“太阳能电池之父”马丁˙格林首次写入由其编纂的权威太阳能电池效率记录表。 钙钛矿太阳能电池是近几年出现的新型光伏技术,其效率记录提升速度十分迅猛。钙钛矿材料具有原料丰富、成本低廉、光电性质优越、可溶液加工、可低温制备等特点。但钙钛矿太阳能电池普遍存在稳定性问题,很多电池在测试的过程中就发生了衰变。此外,钙钛矿太阳能电池还普遍存在迟滞现象。 陈炜和团队通过测试数万条电池电流/电压输出特征(IV)曲线,在比较了几种最常见的钙钛矿太阳能电池结构以后,发现“P-i-N”反式平面结构电池更容易消除迟滞现象。 通过实施界面工程,陈炜成功将该“P-i-N”结构小面积(0.09平方厘米)电池的效率提升到18.3%,大面积1.02平方厘米电池的效率提升到16.2%,而且无论是小电池还是大电池,其IV测试的迟滞效应都非常小。同时,器件表现出迄今为止各类型钙钛矿太阳能电池最好的稳定性。 陈炜表示,通过进一步改进钙钛矿薄膜质量和组分,大面积钙钛矿太阳能电池的效率记录有望推进到20%的水平。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

    时间:2019-09-01 关键词: 电源技术解析 光伏技术 光伏电池转换效率 钙钛矿太阳能电池

  • 原子层厚度的氧化物钙钛矿二维材料

    原子层厚度的氧化物钙钛矿二维材料

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。石墨烯因薄到单层碳原子的厚度,具有丰富多样的理化性质,其出现后,各种单层二维材料如雨后春笋般不断涌现。 钙钛矿 但是,原子层厚度的超薄二维材料仍是没有攻克的难题。6月6日,国际顶级期刊《自然》发表了南京大学科研团队一项成果,他们成功制备了原子层厚度的氧化物钙钛矿二维材料。该成果开启了一扇通往具有丰富强关联二维量子现象的大门。 据研究团队带头人潘晓晴教授介绍,自2004年石墨烯被发现以来,以其为代表的各类二维原子晶体材料由于在信息传输和能源存储器件等领域的广泛应用前景而受到人们极大的关注。其中,钙钛矿氧化物由于过渡金属离子中的电子-电子相互作用,展示出多铁性和巨磁电阻等多种特殊的物理效应。但是,原子层厚度的超薄二维材料仍有待攻克。 聂越峰教授课题组采用了一种分子束外延的薄膜生长技术,获得原子层厚度的高质量氧化物钙钛矿二维材料。王鹏教授课题组利用多种先进球差校正透射电子显微镜结构分析技术,直接观测到钙钛矿BiFeO3(铋铁氧体)薄膜在二维极限下出现若干新颖现象。 据聂越峰介绍,电子在材料中的运动形式决定了材料的性能。在石墨烯等传统二维材料中,电子的运动相对自由,不太受其他电子的影响;而在很多氧化物钙钛矿材料中,电子之间存在很强的相互作用,正是这种电子间的强关联作用促成了包括高温超导在内的各种新奇的量子态。 制备钙钛矿二维材料,在二维体系中加入这种电子间的强关联作用,有望发现更丰富而有趣的强关联二维量子现象。如果某一天人们能高效利用太阳能,相信能解决很大的能源问题,毕竟太阳能是符合可持续发展战略的,能保证人类的永续发展,需要我们科研人员更加努力。

    时间:2019-08-31 关键词: 电源技术解析 光伏技术 石墨烯太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

  • 新型钙钛矿太阳能电池:转换率18.1%

    新型钙钛矿太阳能电池:转换率18.1%

    钙钛矿太阳能电池在近日又获得了新的研究进展。南京工业大学海外人才缓冲基地(先进材料研究院)黄维院士、王建浦教授团队利用3溴苯甲胺制备了高结晶性、低缺陷的准二维钙钛矿薄膜。 据了解,该薄膜上层是高度取向生长的三维钙钛矿组分,其较小的带隙和低的激子束缚能可实现低能太阳光子利用和高效电荷分离。薄膜底部是竖直生长的宽带隙钙钛矿组分,有利于实现高效的电荷传输。基于这种独特结构的钙钛矿薄膜,实现了功率转换效率达18.2%的准二维钙钛矿太阳电池。未封装器件在40%相对湿度的大气环境下老化2400小时,效率仍保持初始值的82%。 更重要的是,将未封装器件浸入水中60秒,其参数几乎没有变化,展现出优异的水稳定性。此外,该器件也能作为发光二极管很好的工作,外量子效率可达3.85%。在大气环境下,未封装器件在200 mA cm-2大电流密度下寿命达96小时,刷新了钙钛矿发光二极管稳定性的世界纪录。 该研究表明,基于3溴苯甲胺的准二维钙钛矿材料有望实现高效稳定的钙钛矿光电器件,而精确调控钙钛矿薄膜生长是实现这一目标的关键因素之一。

    时间:2018-10-31 关键词: 薄膜 电源资讯 太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

  • 无机钙钛矿太阳能电池可简化的仅剩下CsPbBr3层

    无机钙钛矿太阳能电池可简化的仅剩下CsPbBr3层

    钙钛矿太阳能电池由于具有较高的光电转换效率(> 22.7%),被研究人员认为是近年来最有希望解决能源问题的途径之一。然而,传统有机-无机杂化钙钛矿吸光材料的稳定性却成为其商业化的最大障碍。为此,研究人员尝试开发新型的钙钛矿结构吸光剂。其中,具有钙钛矿结构的CsPbBr3表现出非常优异的光学、热学和化学稳定性,是一种较为理想的电池材料,目前已通过技术优化、界面优化等方式将电池效率提升至13%以上。但该类电池仍存在一定的问题:首先,传统的二氧化钛电子传输层不仅需要较高的煅烧温度,不利于柔性器件的制备,而且在紫外光照射条件下会对钙钛矿材料具有严重的降解作用;其次,目前常用的空穴传输层中吸湿性添加剂的存在也会降低电池的稳定,增加生产成本,不利用电池的商业化进程。因此,如何改善CsPbBr3无机钙钛矿太阳能电池的制备过程,降低制备温度以及生产成本是目前急需解决的问题之一。 成果简介 近日,暨南大学新能源技术研究院唐群委教授(通讯作者)构建了一种简化的无机钙钛矿电池器件,其基本结构为FTO/CsPbBr3/Carbon。研究人员避免了传统电子传输层以及空穴传输层的使用,简化了电池的结构以及制备过程,同时该结构的电池器件在标准光强下获得2.35%的光电转换效率。与传统的电池结构相比,该器件的性能较低,其主要原因可以归结为:界面间的能级差较大,电荷提取能力较弱,造成严重的界面电荷复合现象。为此,研究人员进一步利用石墨烯量子点和CsPbBrI2钙钛矿量子点进行界面修饰,将电池效率提升至4.1%。相关成果以题为“Simplified Perovskite Solar Cell with 4.1%-Efficiency Employing Inorganic CsPbBr3 as Light Absorber”发表在Small杂志上。 图文简介 图一 电池器件的组装过程以及相关的表征   (a)CsPbBr3的制备过程; (b)PbBr2和CsPbBr3薄膜的表面形貌; (c)无机钙钛矿电池的SEM断面图和能级图; (d)CsPbBr3的紫外吸收曲线; (e)CsPbBr3的带隙计算; (f)CsPbBr3的XRD图谱; 图二 电池器件的光伏性能表征   (a)不同电池结构的J-V曲线; (b)不同电池结构的IPCE曲线; (c)不同电池结构的稳态输出曲线; (d)电池的效率分布; 图三 电子复合表征   (a)量子点修饰前后钙钛矿薄膜的稳态PL测试; (b)量子点修饰前后钙钛矿薄膜时间分辨荧光光谱; (c)短路电流密度与光强的关系曲线; (d)开路电压与光强的关系曲线; 图四 电池的稳定性能

    时间:2018-04-23 关键词: 电池 电源技术解析 太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

  • 韩国钙钛矿太阳能电池转换效率获突破 达17.9%!

    韩国研究团队取得创新纪录,研发出高效率的钙钛矿太阳能电池,其光电转换率达17.9%。目前全球太阳能电池的主要材料为晶硅太阳能电池,其实际光电转换率约为16至17%。 这项由韩国化学技术研究所以及成均馆大学进行的研究登上期刊《自然》,让钙钛矿太阳能电池转换效率成功达到17.9%。但在这个混合钙钛矿结构的新配方可应用到市售的太阳能电池前,开发商仍得解决钙钛矿太阳能电池所面临的困境。

    时间:2015-04-01 关键词: 电源资讯 太阳能电池 钙钛矿太阳能电池

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