新紀錄!密西根大學打造無色透明太陽能電池:轉換效率達8.1%,透光率...

2020-12-23 前瞻網

新紀錄！密西根大學打造無色透明太陽能電池：轉換效率達8.1%，透光率43.3%

 Evelyn Zhang • 2020-08-19 14:14:36　來源：前瞻網　E1189G0

都在用的報告小程序

寫文章、做研究、查資料【必備】

由密西根大學(University of Michigan)研究人員領導的一個研究小組創造了無色透明太陽能電池的能效新紀錄，從而向摩天大樓提供能源的做法又邁進了一步。

該團隊使用有機的或碳基的設計，而不是傳統的矽材料，實現了8.1%的轉換效率和43.3%的透光率。雖然電池有輕微的綠色，但它們更像太陽鏡和汽車窗戶的灰色。

這項研究的主要領導者、Peter A. Franken傑出大學工程教授和Stephen Forrest表示，「每棟建築的表面都有窗戶，是安裝有機太陽能電池的理想位置。有機太陽能電池提供了矽無法提供的東西，這是超高效轉化和高透光率的結合。」

帶有玻璃外牆的建築通常有一層塗層，可以反射和吸收光譜中可見光和紅外部分的部分光線，以降低亮度和建築內部的熱量。透明的太陽能電池板可以利用這些能源來減少建築的電力需求，而不是將其浪費掉。Paul G. Goebel工程教授史蒂芬·福勒斯特（Stephen Forrest）的研究小組在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上報告說，一些現有窗戶的透明度與這種太陽能電池類似。該研究題為「Color-Neutral, Semitransparent Organic Photovoltaics」。

「我們開發的新材料和我們製造的設備結構，必須在多種權衡中取得平衡，以同時提供良好的陽光吸收、高電壓、大電流、低電阻和色中性透明度。」密西根大學電氣工程和計算機科學助理研究科學家Yongxi Li說。

這種新材料是有機分子的組合，被設計成在可見光中透明，在近紅外中吸收能量。近紅外是光譜中不可見的部分，佔陽光能量的很大一部分。此外，研究人員開發了光學塗層，以提高紅外光產生的功率和可見範圍內的透明度——這兩種特性通常是相互抵消的。

該設備的色中性版本是由氧化銦錫電極製成的。結果顯示，若使用銀電極，可將轉換效率提高到10.8%，透明度提高到45.8%。但是，在某些場景的玻璃窗方案中，該版本的略帶綠色的色調可能會不被接受的。

透明太陽能電池是通過光能利用效率來測量的，光能利用效率描述了照射到窗戶上的光中有多少能以電能或透射光的形式在窗戶內部被利用。以前的透明太陽能電池光能利用效率僅為2-3%，而氧化銦錫電池的光能利用效率可達到3.5%，銀版的光能利用效率則可以達到5%。

這兩個版本都可以大規模生產，使用的材料比其他透明太陽能電池的毒性更小。透明的有機太陽能電池也可以根據當地的緯度定製，因為當太陽光線以一個垂直的角度照射它們時，它們的效率最高。它們可以放置在雙層玻璃窗之間。

Forrest和他的團隊正在對該技術進行多項改進，下一個目標是達到7%的光利用率，並將電池壽命延長到10年左右。他們還在研究在新建和現有建築上安裝透明太陽能電池窗戶的經濟效益。

翻譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：https://scitechdaily.com/transparent-solar-panels-for-windows-hit-new-efficiency-record-could-help-enable-skyscrapers-to-serve-as-power-sources/

本文來源前瞻網，轉載請註明來源。本文內容僅代表作者個人觀點，本站只提供參考並不構成任何投資及應用建議。（若存在內容、版權或其它問題，請聯繫：service@qianzhan.com）　品牌合作與廣告投放請聯繫：0755-33015062 或 hezuo@qianzhan.com

相關焦點

  • 有了這種透明的塑料,窗戶就可以變成太陽能導體發電
    在努力改進大觸控螢幕、LED光面板和窗戶紅外太陽能電池的同時，密西根大學的研究人員還使塑料變得導電，並使其變得更加透明。領導這項研究的密西根大學電子工程和計算機科學教授Jay Guo說：「我們開發了一種方法，使鍍膜具有高透明度、高導電性、低霧度、優異的柔韌性、易於製作以及與不同表面的良好相容性。」此前，Guo的團隊已經證明，在塑料板上加一層金屬(一層非常薄的銀)使塑料板導電是可能實現的，其本身會減少大約10%的光透射。
  • 半透明的鈣鈦礦太陽能電池,未來窗戶就可以發電
    就好比日本為奧運打造的新國立競技場，其上方就裝有Kaneka研發的半透明太陽能電池，而且由於電池是由多層網狀玻璃組成，還具有防火功效。（Source：Arne Müseler /CC BY-SA 3.0 DE）不過目前不管是日本的透明太陽能電池、還是其他廠商的，通常這類型的太陽能板價位相當高，有時還有不穩定與效率低的問題，因此離大規模商業化還有一段距離，對此澳洲蒙納士大學與國家科研機構聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）已通過鈣鈦礦太陽能電池與有機聚合物
  • 實際效率可達到18.47% 科學家試圖用鍺取代錫開發克斯特太陽能電池
    國際研究小組發現，克思特光伏電池材料中存在的一些晶格缺陷實際上可以提高效率，而不是降低效率。該小組相信鉀長石光伏電池將在未來十年內大規模生產。由伊朗塔比亞德·莫代雷斯大學，德黑蘭大學，沙希德·巴哈納爾大學，克爾曼大學，塞姆南大學和科威特大學領導的研究人員對10.33%的高效鉀鈦礦型太陽能電池進行了缺陷分析，他們的分析發現，通過精心控制地向材料中添加缺陷，此效率可以提高到18.84%。
  • 矽或鈣鈦礦串聯太陽能電池創造新的世界效率記錄
    而「後起之秀」鈣鈦礦正在成為一個有前景的合作夥伴，現在工程師們已經創造了一個新的世界效率記錄，他們創造出的串聯太陽能電池的效率已接近30％。自約十年前鈣鈦礦進入太陽能電池領域以來，它一直以驚人的速度打破效率紀錄——尤其是當它跟矽配對時。
  • 打破世界紀錄!由鈣鈦礦和矽製成的串聯太陽能電池效率可達29.15%
    【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】數十年來，矽一直是太陽能電池市場的主宰者，但近幾年被「後起之秀」鈣鈦礦逐漸掩埋了鋒芒，後者效率從2009年的不到4%迅速上升至今年早些時候的20%，接近矽25%的長期記錄。
  • DIO添加劑有助於提高聚合物太陽能電池的效率
    近日，中國科學院上海光學與精細機械研究所的研究人員與蘇州大學在聚合物太陽能電池（PSCs）超快動力學研究方面取得進展。研究團隊利用飛秒瞬態吸收技術研究了有機太陽能電池的活性層，解釋了1,8-二碘辛烷（DIO）添加劑對PSCs效率提升的貢獻。該成果已發表在《Nanomaterials》上。
  • 新設計讓太陽能電池更高效
    美國研究人員在近日出版的《自然·化學》雜誌上報告稱，他們開發出一種利用單線態裂變來提高太陽能電池效率的新方法。　　所有現代太陽能電池板都採用相同的工作原理，那就是一個光子產生一個激子，然後激子轉換成電流。有一些分子可在太陽能電池中實現從單個光子產生兩個激子，這一過程被稱為單線態裂變。
  • 藉由「流汗」散熱,提高太陽能電池板發電效率
    眾所周知，制約太陽能發電效率的不只有陰雨天與夜晚，還有悶熱、高溫天氣。因此，在沙漠環境中環保地解決太陽能電池板散熱問題是當務之急，以免冷卻所需的電力比太陽能發電量還要高。據了解，太陽能電池結構基本上由P型與N型半導體結合而成，這種結構稱為PN接面。
  • 法國科學家構建半透明太陽能電池組件
    法國的科學家基於基於恩佐噻二唑的光敏劑，構建了一個半透明的染料敏化微型太陽能電池板，其有效面積為14平方釐米。科學家指出：「這種染料在用經典結構製造的染料敏化太陽能電池中顯示出超過9％的效率，而在基於反蛋白石的電極上顯示出高達10．3％的效率。」通過紫外可見光譜，循環伏安法研究了這四種染料的性質，然後將其與密度泛函理論（DFT）進行了比較。然後使用不透明的二氧化鈦（TiO2）電極和各種電解質在太陽能電池中對其進行測試。
  • 再創世界紀錄!晶科能源大面積N型單晶矽單結電池轉換效率達24.9%
    近日，晶科能源宣布公司的大面積N型單晶矽單結電池效率達到24.9%，創造了新的世界紀錄。該測試結果已獲得德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)下屬的檢測實驗室獨立認證。晶科能源在研發方面投入了巨大的資源，公司矽片、電池和光伏組件等領域的專家專注技術創新突破，致力於為全球客戶提供高效和具有競爭力的光伏產品，引領行業技術發展。據了解，此次破紀錄的太陽能電池採用了高品質、低缺陷直拉N型單晶矽片，通過高激活摻雜、高品質鈍化及鈍化接觸高隧穿傳導等多項創新技術及先進材料應用，電池效率得到了進一步突破。
  • 透明背板優勢凸顯,透光率好還耐磨,成本較高
    隨著光伏平價時代的到來，用戶對光伏組件效率愈發看重，在採購成本保持下降的前提下，也想要最大限度利用太陽能，提高組件透光率勢在必行。近年來， 兩片玻璃拼成的雙玻太陽能組件發展迅速，是很多組件企業都比較重視的產品，對於提高發電量也有明顯幫助，很多光伏項目建設招標也明確要求使用雙玻組件。但是雙玻組件重量大，以及對風壓抵抗力較差的劣勢也比較明顯。因此，很多輔材企業也在研發透明背板，並陸續有產品問世。
  • 上科大非鉛鈣鈦礦太陽能電池效率破紀錄
    在國家重點研發計劃的支持下，上海科技大學物質學院寧志軍課題組在非鉛鈣鈦礦太陽能電池方面取得重要進展。通過器件結構的改進將錫基鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓提高到了0.94 V，實現了12.4%的光電轉化效率，這是目前國際上已報導的穩態輸出效率最高的非鉛鈣鈦礦太陽能電池。
  • 基於P3HT有機太陽能電池新紀錄!
    在共軛聚合物有機太陽能電池（OSC）領域，小分子有機半導體的分子設計向來是研究的重點。研究人員通過有效調整材料的光電性能和形態特性，在轉化效率（PCE）上接連取得進展。然而，這一系列的研究也使得材料的化學結構變得越來越複雜，從而使其合成成本過高而無法實現廣泛應用。
  • 黃勁松團隊開發大面積製備高效率鈣鈦礦太陽能電池新工藝 丨論文速遞
    鈣鈦礦太陽能電池由於其優異的能量轉換效率和低廉的成本而展現出巨大的潛力。然而，在其進入市場之前仍需探索出工業化生產穩定高效的大面積太陽能電池的技術路線。近日，北卡羅來納大學教堂山分校黃勁松教授團隊開發出了大面積製備高效率鈣鈦礦太陽能電池的新工藝。他們發現通過縮短刮塗製備的鈣鈦礦薄膜在空氣中的退火時間可以有效提高鈣鈦礦組件效率。
  • 富勒烯衍生物助力高開路電壓錫基鈣鈦礦太陽能電池
    該課題組前期採用低維錫基鈣鈦礦結構和納米梯度結構製備了高效太陽能電池，在近期的研究中將錫基鈣鈦礦太陽能電池開路電壓提高到0．94 V，12．4％的光電轉化效率，是目前已知的穩態輸出效率較高的非鉛鈣鈦礦太陽能電池。
  • 太陽能電池板瓦數和尺寸如何計算
    太陽能電池板瓦數和尺寸如何計算一、目前市場上使用的電池片：單晶的：125*125 市場上好買的片子：2.5W-2.7W多晶的：156*156 市場上好買的片子：3W-4W電池片轉換效率=瓦數/面積 如：2.5W/(125*125*0.99) 單晶的缺角舉例學習：瓦數換算面積：2.5W/1000=0.00259面積
  • 太陽能飛機將飛向何方?
    在「陽光動力」2號製造之前，瑞士探險家貝特朗·皮卡爾的團隊就製造了「陽光動力」1號，並創下了多項太陽能飛機的爬升紀錄。為了實現環球飛行，「陽光動力」2號使用了超過1.72萬塊太陽能電池板，比「陽光動力」1號多了大約6000塊，翼展也增加了近10米，為敷設更多的電池板提供了足夠的空間。「陽光動力」2號使用4臺螺旋槳發動機，由電機驅動，每臺發動機後方配有一塊大型鋰離子電池，蓄電池的重量佔起飛重量的四分之一，能夠實現140公裡每小時的最大飛行速度，升限可達到1.2萬米，這個高度大約為商業客機的巡航高度。
  • ...第185期)|碳化矽|聚合物|納米|太陽能電池|反應器|陶瓷_網易訂閱
    對此，弗萊堡大學的教授表示，研究團隊正在試驗一種新型材料，其由基於纖維素（生物質的另一關鍵成分）和木質素結晶而成。　　得出的結果是，科學家們打造出了由一半木質素和一半纖維素製成的粘稠生物糊劑。其不僅易於加工，還具有迅速固話的特性，相當適合作為 3D 列印時的輕質結構。
  • 基於光合作用原理,葉綠素也能製備太陽能電池
    在能源消耗持續增多的當下，科學家們不禁想像，能否仿照植物的光合作用，用葉綠素製造太陽能電池呢？葉綠素分子是自然界中儲量最豐富、對環境最友好的功能性有機半導體材料，將葉綠素及其衍生物作為主要素材製備新型太陽能電池，既可以實現廉價可再生自然資源的有效利用，又可以通過模仿天然體系的光能轉化過程實現潛在的高光電轉換效率。
  • 晶科能源大面積N型單晶矽單結電池轉換效率達24.9%
    近日，晶科能源宣布公司的大面積N型單晶矽單結電池效率達到24.9%，創造了新的世界紀錄。該測試結果已獲得德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)下屬的檢測實驗室獨立認證。 晶科能源在研發方面投入了巨大的資源，公司矽片、電池和光伏組件等領域的專家專注技術創新突破，致力於為全球客戶提供高效和具有競爭力的光伏產品，引領行業技術發展。