新技術讓太陽能電池在85℃下運行500小時—新聞—科學網

2020-12-01 科學網
黃維院士團隊等製作新型鈣鈦礦薄膜
新技術讓太陽能電池在85℃下運行500小時

 

南京工業大學先進材料研究院黃維院士團隊、教授陳永華團隊與澳門大學應用物理及材料工程研究院教授邢貴川合作，在世界上首次報告了一系列不同量子阱寬度的純相二維Ruddlesden-Popper（RP）層狀鈣鈦礦薄膜，及其高效的鈣鈦礦太陽能電池應用。相關成果11月10日發表於《自然—能源》。

近年來，二維RP層狀鈣鈦礦材料由於其優越的穩定性和光電性能而成為鈣鈦礦太陽能電池的研究熱點。目前，基於液相法製備的二維RP層狀鈣鈦礦薄膜均由多相混合量子阱結構（MQW）組成，即目標量子阱結構與實際獲得的相結構有很大不同。儘管鈣鈦礦前驅體溶液是嚴格按照化學計量比的方式配置，也難以在沉積的過程中直接形成目標設計的純相量子阱薄膜。薄膜中夾雜的其他多相鈣鈦礦成分對鈣鈦礦器件的性能和穩定性都有極大的負面影響。同時，二維本徵結構的光物理性質被其他混雜相尤其是三維相所掩蓋。研究人員一直致力於製備純相二維鈣鈦礦薄膜，但是一直無法實現。

針對這一世界性科學難題，合作團隊創新性地使用一種離子液體有機胺鹽（BAAc，乙酸丁胺），實現前驅體溶液離子配位和分子間相互作用有效調控，獲得擇優生長的微米級二維層狀鈣鈦礦晶體，實現了有效的載流子分離和電荷傳輸，最終得到了優異的太陽能電池光電轉換效率。同時，純相量子阱結構使得二維RP層狀鈣鈦礦太陽能電池的穩定性顯著提高。

基於這種鈣鈦礦薄膜的太陽能電池器件實現了高達16.25%的功率轉換效率以及1.31 V的高開路電壓。在溼度為65±10%的環境下連續運行4680小時，在85℃的環境下連續運行558 小時，或是在連續光照1100小時後，器件的效率衰減不到10%。該研究展示的純相量子阱，有助於促進太陽能電池和其他鈣鈦礦基光電器件，如探測器、發光二極體、雷射器等的發展。

相關論文信息：https://www.nature.com/articles/s41560-020-00721-5

 

版權聲明：凡本網註明「來源：中國科學報、科學網、科學新聞雜誌」的所有作品，網站轉載，請在正文上方註明來源和作者，且不得對內容作實質性改動；微信公眾號、頭條號等新媒體平臺，轉載請聯繫授權。郵箱：shouquan@stimes.cn。

相關焦點

  • 新技術讓太陽能電池在85℃下運行500小時
    南京工業大學先進材料研究院黃維院士團隊、教授陳永華團隊與澳門大學應用物理及材料工程研究院教授邢貴川合作，在世界上首次報告了一系列不同量子阱寬度的純相二維Ruddlesden-Popper（RP）層狀鈣鈦礦薄膜，及其高效的鈣鈦礦太陽能電池應用。
  • 《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
  • 中科院染料敏化太陽能電池技術成功轉讓—新聞—科學網
    ）今天，染料敏化太陽能電池技術成果轉移籤約儀式在中科院上海矽酸鹽研究所舉行。據悉，上海矽酸鹽所將染料敏化太陽能電池關鍵材料及器件技術整體轉讓給深圳光和精密自動化有限公司，共同推進染料敏化太陽能電池的規模化生產和產業化應用，轉讓費共計人民幣1億元。   1991年，瑞士科學家格蘭澤爾教授將納米技術引入太陽能電池的製備工藝，染料敏化太陽能電池由此發明。
  • 植物愛吃太陽能電池的鉛—新聞—科學網
    近日，一項研究顯示，與人類活動造成的土壤鉛汙染相比，來自鈣鈦礦太陽能電池的鉛進入部分植物體內的效率是前者的10倍。 雜化滷化物鈣鈦礦可以製備出高效的太陽能電池。雖然有計算顯示，鈣鈦礦薄膜中鉛的重量比小於0.1%——低於許多國家設定的安全限值，但這些鉛的環境影響尚不明確。
  • 上科大研發高效率高穩定性鈣鈦礦太陽能電池—新聞—科學網
    上海科技大學物質學院陳剛課題組通過使用烷基胺鹽對三維鈣鈦礦薄膜表面進行後處理，獲得高效率、高穩定性的鈣鈦礦太陽能電池；同時利用同步輻射掠入射X射線衍射技術深入研究表面後處理形成界面層的成分和結構
  • 為鈣鈦礦太陽能電池商業化鋪路—新聞—科學網
    美國曾有科學家預測，以新型鈣鈦礦為原料的太陽能電池轉化效率或可高達50%，是目前市場上太陽能電池轉化效率的2倍，這將大幅降低太陽能電池的使用成本。
  • 特定結構柔性太陽能電池首次實現在軌可控展開—新聞—科學網
    近日，哈爾濱工業大學冷勁松課題組基於形狀記憶聚合物智能複合材料結構研發出可展開柔性太陽能電池系統，該系統於2019年12月27日搭載中國空間技術研究院研製的實踐二十號衛星在海南文昌隨長徵五號火箭成功飛天。
  • 應對鈣鈦礦太陽能電池挑戰,中國科學家如是說—新聞—科學網
    「之前，可能沒有時間靜下心來好好看學生的實驗、進展、報告，如今正好可以集中挖掘看裡面是否有出新的東西，能夠打開一些新的思路。」遊經碧想的是如何儘早去開展一些有意義的工作。提及鈣鈦礦太陽能電池的穩定性，遊經碧毫不猶豫地說。 他指出， 從2009年開始研究的時候，鈣鈦礦太陽能電池穩定性較差，但經過多年大家的關注和努力，穩定性有了很大提高，目前最好的穩定性已達一萬小時，但完全滿足產業化要求還需要一個過程。
  • 科學網—新型鈣鈦礦薄膜讓太陽能電池實現高效率
    本報訊（記者馮麗妃）南京工業大學先進材料研究院黃維院士團隊、陳永華教授團隊與澳門大學應用物理及材料工程研究院邢貴川教授合作，在世界上首次報導了一系列不同量子阱寬度的二維Ruddlesden-Popper（RP）層鈣鈦礦薄膜，及其高效的鈣鈦礦太陽能電池應用
  • 科學家研製純相二維層狀鈣鈦礦太陽能電池—新聞—科學網
    科研團隊首次成功實現了純相的二維鈣鈦礦薄膜及其高穩定性太陽能電池。 中國科學院院士、西北工業大學柔性電子前沿科學中心首席科學家黃維、南京工業大學先進材料研究院教授陳永華和澳門大學應用物理與材料工程研究院教授邢貴川，首次報導了通過前驅體離子間配位作用、分子間相互作用調控獲得近單分散的鈣鈦礦前驅體膠束粒子中間相，通過溶劑揮發獲得不同量子阱寬度的純相二維鈣鈦礦薄膜。
  • 中科院1億元整體轉讓染料敏化太陽能電池技術—新聞—科學網
    ■本報記者 黃辛 通訊員 朱泰來
  • 印度太陽能電池技術新進展:轉換效率可達1.04%
    我的煤炭網>新聞>行業熱點>新能源>印度太陽能電池技術新進展：轉換效率可達1．04％ 印度太陽能電池技術新進展：轉換效率可達1．04％ 發布日期：2020-11-22 00:21:37
  • 幸運的少數:打造高效人工全葉綠素太陽能電池—新聞—科學網
    人們不禁想像，能否仿照大自然的造物，用葉綠素造一塊太陽能電池？ 吉林大學物理學院教授王曉峰的課題組與日本立命館大學和長浜生物科學技術大學的研究團隊合作，在ACS Energy Letters上發表論文，開發出了兩種不同結構的雙層或三層全葉綠素的生物太陽能電池，僅由葉綠素衍生物作為光敏材料的生物太陽能電池，實現了4.2%的高光電轉換效率。
  • 揭示人工溼地—微生物燃料電池耦合系統運行機制—新聞—科學網
    記者8月10日從河北大學生態與環境治理研究所獲悉，河北大學教授王洪傑團隊近日在
  • 新一代納米矽太陽能電池
    行者太陽能光電子項目，對於傳統的晶體矽電池是一次革命性的能源，傳統的晶體矽電池只能在強光下發電，比如說在北京地區在中午可以穩定發電，而在早晨我們在「鳥巢」對比實驗的時候，八九點鐘的陽光下發電起伏很大。現在行者的非晶矽的電池和納米的電池，已經可以做到9%的生產率和12.5%的納米太陽能電池生產率。
  • 第二代太陽能發電技術使光電轉化率超過40% —新聞—科學網
    聚燁光能公司董事長王鳳指著其中一塊「鏡子」告訴《中國科學報》記者，玻璃組成的「鏡子」叫定日鏡，它像向日葵一樣可自動追尋太陽運行，捕捉強效果的太陽光線。定日鏡所處區域被稱為鏡場。鏡場內現在有56個定日鏡，定日鏡將太陽光聚集在中央塔結構上的光伏接收器上，接收器裝有以密集陣列式排布的超高效光伏電池實現太陽能到電能的轉化。
  • 下一代鈣鈦礦太陽能電池通過嚴格的國際測試
    北極星太陽能光伏網訊:澳大利亞科學家首次生產了新一代的實驗太陽能電池，它們通過了嚴格的國際電工委員會關於熱和溼的測試標準。該研究發現是鈣鈦礦太陽能電池商業化發展的重要一步，現已發表在《科學》雜誌上。太陽能能源系統現在正處於工業和國內房屋普遍。當前大多數系統依靠矽將陽光轉化為有用的能量。
  • 科普圖書《探索太陽能的奧秘》將出版發行 —新聞—科學網
    該書通過深入淺出的文字和生動有趣的插圖，向讀者介紹了萬能的太陽光、光伏現象的產生、光伏電池和組件的構造及光伏產品在陸地、水上、太空等多個場景的應用，形成一部成體系、全方位、深入介紹光伏領域知識的科普讀物。
  • 太陽能電池在哪強?
    圖片來源：《焦耳》   兩類太陽能電池在熱帶地區的能量輸出可能有5%或更多的差異。目前，大部分新興的太陽能電池市場都位於這一地區。 美國麻省理工學院研究人員預測了世界各地太陽能電池的生產能力，並指出這種差距的原因是太陽能會受溫度和大氣中水分的影響而變化。
  • 鈣鈦礦太陽能電池的機遇與挑戰
    鈣鈦礦太陽能電池的機遇與挑戰北極星太陽能光伏網訊:「在新型太陽能電池中，鈣鈦礦太陽能電池是最有前景的。」9月10日下午，在智慧能源與綠色發展論壇上，上海科技大學教授寧志軍分享了鈣鈦礦太陽能電池的機遇與挑戰。