鈣鈦礦太陽能電池性能新突破:可實現減少滯後現象
2020-11-26 我的煤炭網我的煤炭網>新聞>行業熱點>新能源>鈣鈦礦太陽能電池性能新突破：可實現減少滯後現象
鈣鈦礦太陽能電池性能新突破：可實現減少滯後現象
日本九州大學的科學家已開發出一種用於鈣鈦礦電池生產的表面處理方法。他們提出這種方法可以減少滯後現象。鈣鈦礦光伏器件受困於這種效應，因為它們的輸出取決於先前的輸入而非其即時狀態，從而影響了預測性能的準確性。
在鈣鈦礦電池中，滯後效應與材料的組成密切相關。按通常看法，界面附近的離子遷移和非輻射複合是造成這種效應的原因。 九州大學研究小組提出，鈣鈦礦光伏器件中的電池衰減以及電流-電壓滯後現象，可以通過使用富勒烯衍生物C60吡咯烷-3-甲酸(CPTA)材質的自組裝單層膜(Sam)對電池的氧化錫(SnO2)層進行化學修飾加以抑制。研究人員表示，他們採用這種方法克服了鈣鈦礦太陽能電池性能的兩個最常見的難題。
研究成果
該團隊運用CPTA-Sam方法開發出八種平面電池器件，轉換效率為18.06%至18.12%。他們在接近最大功率點的100 mW/cm−2的連續照明下，將它們與未經CPTA-Sam修飾的類似電池進行了穩定性方面的比較。
九州大學的科學家們觀察到，未經CPTA-Sam處理的電池轉化效率遠遠低於經過修飾的新設計。研究小組表示，「本研究中值得一提的是，未經CPTA-Sam處理的鈣鈦礦太陽能電池在連續照明1000小時後，功率轉換效率並未降低。此外，即使在攝氏60度的高溫條件下，CPTA-Sam型電池仍能在有光照時保持更高的穩定性。」
這些學者們發現未經CPTA-Sam處理的電池出現了明顯的電流-電壓滯後效應，但在經過化學修飾的電池器件中，即使在60攝氏度下也未觀察到這種現象。
原因
九州大學的研究人員表示，除了離子遷移效應外，當SnO2表面用不同方式進行處理時，不平衡的電荷傳輸、鐵電電容效應，以及缺陷誘導的電子陷阱等因素都可能在電池中同時發生變化，而這些因素已確定會誘發光電流密度-電壓(J-V)滯後效應。
理解電流-電壓滯後效應如何影響鈣鈦礦電池的性能，仍是這種技術在實現商業化生產之前需要克服的主要障礙之一。韓國成均館大學的科學家去年發表的一篇論文指出，我們已經大致了解影響滯後效應的各種參數，但對鈣鈦礦器件中受掃描方向影響的J-V曲線的研究很少。這項研究建議通過新的方法探索消除滯後效應的鈣鈦礦太陽能電池，並提出界面工程可能是一種行之有效的方法。
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鈣鈦礦太陽能電池效率達到18.12%並改善滯後效應
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太陽能電池材料新突破:鈣鈦礦太陽能電池
太陽能電池材料新突破：鈣鈦礦太陽能電池 學術頭條 發表於 2020-11-30 13:56:21 當前，大多數常用的太陽能電池都是以矽材料為基礎製成的，因為矽這種材料可以將太陽能轉化為清潔的電能 -
【科技前沿】鈣鈦礦太陽能電池研究實現新突破
雙面(bifacial)光伏電池是一種正面和反面都可以接受光照而產生電流、電壓的器件。在同等面積下，雙面電池單位面積發電量比單面電池有了極大的提升，平均高出10%~35%左右，已經成為一種降本增效的新興高效光伏發電技術。近年來，憑藉吸光係數高、載流子壽命長、電荷遷移率高等優異性能，基於有機金屬滷化物半導體吸光材料的鈣鈦礦太陽能電池一直廣受關注。 -
NREL在鈣鈦礦太陽能電池方面取得突破
發表於：2019-04-30 17:47:21 作者：劉珊珊來源：索比光伏網美國能源部(DOE)國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員報告說，鈣鈦礦太陽能電池技術取得了重大突破，已接近其最高效率。電池效率的提高歸功於一個新的化學式，同時也改善了太陽能電池的結構和光電性能。 -
喜報|西安電子科技大學鈣鈦礦太陽能電池研究實現新突破
(a)雙面鈣鈦礦太陽能電池JV特性；(b)不同透明電極的透光率比較；(c)雙面鈣鈦礦太陽能電池效率統計，插圖為TeO2/Ag電極實物照片；(d)理論計算的雙面鈣鈦礦太陽能電池JV特性；(e)、(f)分別為不同照射方向下的穩態輸出特性。雙面(bifacial)光伏電池是一種正面和反面都可以接受光照而產生電流、電壓的器件。 -
「印刷術」突破柔性鈣鈦礦太陽能電池難題—新聞—科學網
2017年12月29日，在中科院化學所綠色印刷重點實驗室裡，研究人員向《中國科學報》記者展示了他們最新製備的鈣鈦礦柔性太陽能電池，厚度和柔韌程度與一張雜誌紙差不多。三年來，他們利用「印刷術」突破了柔性鈣鈦礦太陽能電池難題，有望為柔性可穿戴電子設備提供可靠電源。日前，這一成果在國際學術期刊《先進材料》（Adv. Mater.）上刊發。 -
乾貨 詳解鈣鈦礦太陽能電池的應用
前言有機金屬滷化物鈣鈦礦結構太陽能電池是一種以全固態鈣鈦礦結構作為吸光材料的太陽能電池，其能隙約為1.5eV消光係數高,幾百納米厚的薄膜即可充分吸收800 nm以下的太陽光, 在光電轉換領域具有重要的應用前景。鈣鈦礦太陽能電池憑藉良好的吸光性和電荷傳輸速率,以及巨大的開發潛力, 被譽為「光伏領域的新希望」。 -
石墨烯：可用於改善鈣鈦礦太陽能電池的性能
導讀據韓國蔚山國立科技大學（UNIST）官網近日報導，該校研究人員開發出一款新型電極，可與大幅提升鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的穩定性。尤其是在太陽能電池領域，鈣鈦礦太陽能電池製造起來更便宜、更綠色，且效率可與矽太陽能電池相媲美。因此，鈣鈦礦非常有望取代矽成為新一代太陽能電池的候選材料。 -
石墨烯:可用於改善鈣鈦礦太陽能電池的性能!
（圖片來源：維基百科）因此，鈣鈦礦材料可應用於諸多領域，例如光電子器件、通信器件、自旋電子器件等。尤其是在太陽能電池領域，鈣鈦礦太陽能電池製造起來更便宜、更綠色，且效率可與矽太陽能電池相媲美。因此，鈣鈦礦非常有望取代矽成為新一代太陽能電池的候選材料。 -
鈣鈦礦太陽能電池研究進展
作為一種誕生於2009年的新型能源電池，鈣鈦礦太陽能電池曾被《科學》《自然》分別評為「10大科技突破之一」，發展迅猛，被視為最具應用潛力的高效太陽能電池。一、鈣鈦礦太陽能電池的基本結構1.鈣鈦礦太陽能電池每層材料有著巨大的表界面，因而有大量缺陷存在，當太陽光被吸收產生載流子，載流子（電子和空穴）分別傳輸到電子傳輸層和空穴傳輸層才能產生光電流，但是載流子在傳輸過程中很容易被缺陷捕獲同時也發生複合。研究表明提高光電轉換效率的關鍵在於減少界面處載流子的複合，實施界面調控、實現材料表面鈍化等都有助於降低載流子的複合。 -
鈣鈦礦太陽能電池結構及原理
無論何種製備方法都以製備高純度、缺陷少、高覆蓋率、緻密的鈣鈦礦層薄膜與傳輸層薄膜為目的， 其本質在於改善不同層結構之間的電學接觸， 降低缺陷密度， 減少載流子在傳輸過程中的損耗， 從而實現高的電池轉換效率。（ⅲ） 新材料和新電池結構的嘗試。 -
鈣鈦礦太陽能電池何以成為第三代太陽能電池?
這種材料中既含有無機成分，又含有有機分子基團，所以人們將這類材料稱作雜化鈣鈦礦材料。鈣鈦礦太陽能電池是一種將光能轉化為電能的裝置，其本質是半導體二極體，發電原理也正是基於PN結的光生伏特現象。鈣鈦礦太陽能電池大多採用溶劑工藝，其原料多為液態，能在常溫下製備，而且在未來完全可以通過印刷技術製備大面積的柔性太陽能電池以及用於可穿戴智能設備。鈣鈦礦太陽能電池距離商業化還有多遠？ -
鈣鈦礦太陽能電池優缺點
鈣鈦礦太陽能電池，科學家們在最新研究中發現，一種鈣鈦礦結構的有機太陽能電池的轉化效率或可高達22.1%，為目前市場上太陽能電池轉化效率的2倍，能大幅降低太陽能電池的使用成本。 該研究的領導者、賓夕法尼亞大學能源創新研究中心聯合主任安德魯˙阿姆表示，以新式鈣鈦礦為原料製造的太陽能電池能將大約一半的太陽光直接轉化為電力，為目前的2倍，因此，只需一半太陽能電池就可提供同樣的電力，這將大大減少安裝成本，從而讓總成本顯著降低。 -
鈣鈦礦太陽能電池又有新突破
鈣鈦礦的帶隙可以通過用溴或氯替換碘陰離子來調節，然而過多的溴會使鈣鈦礦性能不穩定。本文引入硫氰酸鹽與碘的混合，從而開發了2D/3D混合寬帶隙鈣鈦礦的結構和提高光電性能。基於此，鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池的PCE高達26.7%。 -
鈣鈦礦太陽能電池研究獲新進展
目前處於防控新冠肺炎的關鍵階段，同大部分人一樣，居家辦公成為中國科學院半導體研究所研究員遊經碧的日常工作方式。「之前沒有時間靜下心來好好看看學生的實驗、進展、報告，如今正好可以集中挖掘裡面的新東西，打開一些新的思路。」 兩年前，遊經碧課題組成功實現中國在鈣鈦礦電池轉換效率方面世界紀錄的突破。 -
國內在鈣鈦礦太陽能電池領域取得重要突破
從科技部獲悉，北京大學朱瑞研究員、龔旗煌院士與合作者展開研究，針對反式結構鈣鈦礦太陽能電池在光電轉換效率上存在的瓶頸，提出了「胍鹽輔助二次生長」方法，開創性地實現了鈣鈦礦薄膜半導體特性的調控，顯著降低了器件中非輻射複合的能量損失，在提升器件開路電壓方面取得了突破，首次在反式結構器件中獲得了超過1．21 V的高開路電壓 -
鈣鈦礦太陽能電池穩定性及發展前景
鈣鈦礦太陽能電池，科學家們在最新研究中發現，一種鈣鈦礦結構的有機太陽能電池的轉化效率或可高達22.1%，為目前市場上太陽能電池轉化效率的2倍，能大幅降低太陽能電池的使用成本。 儘管研究團隊還沒有演示以新材料為原料製造的高效太陽能電池，此項研究已成為此前諸多研究強有力的補充，證明了擁有獨特晶體結構的鈣鈦礦有望改變太陽能產業的面貌。當前市場上佔主流的太陽能電池以矽和碲化鎘為材料，達到目前的轉化效率歷時10多年;而鈣鈦礦只花了短短4年時間的研究，有鑑於此，即使業界保守人士也對鈣鈦礦非常看好。 -
鈣鈦礦和矽結合可提高太陽能電池30%生產效率
3月30日消息，美國國家可再生能源實驗室（NREL）的研究人員與韓國的研究人員合作，已經驗證了將鈣鈦礦和矽結合以生產效率超過30％的太陽能電池的潛力。他們最初的太陽能電池的認證效率為26.2％。「這項研究為鈣鈦礦技術的進一步發展提供了具有明顯技術突破和科學見解的新通用方法。」《科學》雜誌一篇新發表的論文的通訊作者朱凱說。 -
《科學》刊發鈣鈦礦太陽能電池穩定性新進展—新聞—科學網
收服電池界的「小哪吒」 鈣鈦礦太陽能電池自2009 年首次報導後 -
我國科學家在鈣鈦礦太陽能電池領域取得重要突破
鈣鈦礦太陽能電池以其製備簡單、成本低和效率高的優勢在新型光伏技術領域迅速崛起。鈣鈦礦太陽能電池按照器件結構可分為正式和反式兩種結構，相比於正式結構，反式結構器件因製備工藝更加簡單、可低溫成膜、無明顯回滯效應、適合與傳統太陽能電池（矽基電池、銅銦鎵硒等）結合製備疊層器件等優點，受到學術界和產業界的關注。但仍然存在開路電壓與理論值差距較大、光電轉換效率仍然偏低等應用瓶頸。