劍橋大學研發印刷工藝保護鈣鈦礦太陽能電池

2021-01-17 全國能源信息平臺

【能源人都在看,點擊右上角加'關注'】

導讀:由劍橋大學領導的科學家開發了一種新方法,將銅保護層直接印在鈣鈦礦太陽能電池上,以保護活性層不受在生產後期經常造成的損傷。使用該層的電池與矽電池進行了不同串聯組合測試,最高效率達到24.4%。

最近在鈣鈦礦太陽能電池效率方面的進展已經得到了很好的證明,而且這項技術似乎已經在幾年內接近於大規模商業生產。

然而,阻礙鈣鈦礦發展的主要問題之一是鈣鈦礦層本身的脆弱性。這通常被證明是對水分和其他條件的敏感電池可能面臨的實地,他們也可能遭受損害,因為其他層沉積在其上。

通常用於在鈣鈦礦上沉積透明電極層的濺射過程在這裡是一個特殊的問題。已經有幾種方法可以防止在此過程中對鈣鈦礦的破壞。然而,劍橋大學的科學家們對這個問題採取了不同的方法,他們說這將為高效、半透明的鈣鈦礦設備開闢新的可能性。

該小組開發了一種在鈣鈦礦上「列印」一層氧化銅的方法。該層可以在低溫下沉積,使用一種不破壞它的技術。即使只有3納米厚,氧化銅層也能在透明導電氧化物濺射過程中保護鈣鈦礦免受損害。在發表於ACS能源快報的一篇論文中,描述了在鈣鈦礦光電上快速氣相沉積高流動性p型緩衝層以獲得高效半透明器件的過程。

該大學的一份聲明中寫道:「成功的關鍵是他們的氧化物生長方法能夠複製精確的、基於真空的技術的質量,但要在露天進行,而且要快得多。這最小化了對鈣鈦礦的任何損害,同時確保氧化物生長的密度很高,而不需要非常薄的一層。」

使用氧化銅層製作的鈣鈦礦太陽能電池的效率最高可達16.7%。這種半透明電池被集成到一系列矽電池技術中,包括由新加坡太陽能研究所(SERIS)開發的p型PERC和n型「壟斷」電池。利用SERIS太陽能電池的四端串聯可實現24.4%的最高效率。

據調查,劍橋的氧化銅沉積技術有可能擴大到商業化生產,而且它的研究代表了矽/鈣鈦礦串聯電池集成的新方法,這也將使開發其他需要高質量保護層的設備成為可能。

免責聲明:以上內容轉載自OFweek,所發內容不代表本平臺立場。全國能源信息平臺聯繫電話:010-65367702,郵箱:hz@people-energy.com.cn,地址:北京市朝陽區金臺西路2號人民日報社

相關焦點

  • 華中科大全印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池研究獲突破
    7月18日出版的《科學》(Science)雜誌刊發了華中科技大學韓宏偉課題組在國家自然科學基金委員會青年基金(項目編號61106056)資助下完成的有關全印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池研究的新成果。  充分利用太陽能是解決目前人類面臨的能源短缺和環境汙染等問題的根本途徑。
  • 鈣鈦礦太陽能光伏電池特點、產業布局與發展前瞻
    國外發展現狀國外眾多高校、研究機構開展了鈣鈦礦太陽能光伏技術研究,並創造了多次光電轉換效率的世界紀錄,已經開始產業化推進。英國牛津大學製備出全球首個介孔超結構鈣鈦礦太陽能光伏電池,實現從傳統介觀鈣鈦礦太陽能光伏電池向平面鈣鈦礦太陽能光伏電池的過渡。2010年12月,牛津大學的Henry J.
  • 鈣鈦礦太陽能電池 期待與矽「聯姻」
    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。不久前,南京工業大學先進材料研究院教授陳永華與中國科學院院士、西北工業大學教授黃維等多位合作者,研究出高效穩定的二維層狀鈣鈦礦太陽能電池,相關論文發表於《自然—光子學》,成為離子液體應用在鈣鈦礦領域的又一突破。
  • 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。
  • 鈣鈦礦太陽能電池研究獲新進展
    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。 不久前,南京工業大學先進材料研究院教授陳永華與中國科學院院士、西北工業大學教授黃維等多位合作者,研究出高效穩定的二維層狀鈣鈦礦太陽能電池,相關論文發表於《自然—光子學》,成為離子液體應用在鈣鈦礦領域的又一突破。
  • 太陽能電池研究進展:零CO2排放的硝酸鹽生產、可印刷介觀鈣鈦礦太陽電池、染料敏化太陽能電池等|FOE虛擬專刊
    開發高效、穩定、低生產成本的太陽能電池,是實現太陽能大規模利用與以化石燃料為主的電網發電 「價格均等」的有效途徑。本期虛擬專刊選取了 Frontiers of Optoelectronics 期刊 2018-2019 年發表的太陽能電池相關的文章,這些文章介紹了華中科技大學武漢光電國家研究中心和其他研究單位在鈣鈦礦太陽能電池、有機太陽能電池、染料敏化太陽能電池,以及它們的材料、器件結構、製作工藝、測試分析等方面的部分研究進展。
  • 鈣鈦礦太陽能電池何以成為第三代太陽能電池?
    (來源:微信公眾號「國際能源研究中心」ID:IERCentre)近幾十年來,各種材料的太陽能電池層出不窮。雜化鈣鈦礦材料太陽能電池(下文簡稱鈣鈦礦太陽能電池)作為光伏器件領域中的後起之秀,自2009年被發現以來,憑藉成本低、柔性好及可大面積印刷等優點,受到了人們的廣泛關注。
  • 這所985高校研發出全球最大尺寸最高效率的碳電極鈣鈦礦電池!
    「TOP大學來了」小編按,近日,南京大學崑山創新研究院研發的全印刷工藝大面積碳電極鈣鈦礦太陽能電池在國際權威第三方認證機構德國TÜV萊茵完成了STC功率測試,並取得測試報告。其中,30cm*45cm電池(有效面積951.50cm2)轉換效率達到9.39%,這是全球已發布的碳電極介孔結構的鈣鈦礦太陽能電池中的最大尺寸最高效率的首次權威測試。
  • 仿脊椎設計的柔性鈣鈦礦太陽能電池
    柔性鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)由於其卓越的光電特性、重量輕、成本低和可中溫卷對卷生產等優點,而引發了蓬勃發展。到目前為止,與作為矽基太陽能電池替代品的剛性裝置相比,柔性PSCs在不久的將來展示了廣泛的商業潛力,如在可穿戴電子設備、智能汽車和建築集成光伏領域。
  • 鈣鈦礦太陽能電池研究取得新進展,助於大規模商業生產
    打開APP 鈣鈦礦太陽能電池研究取得新進展,助於大規模商業生產 佚名 發表於 2020-12-01 15:49:55 德國科學家研究了鈣鈦礦太陽能電池的印刷工藝
  • 噴墨印刷生產超薄太陽能電池
    噴墨印刷已被用於生產足夠薄,輕且柔性足以放置在肥皂泡上的太陽能電池,見下圖。噴墨列印是司空見慣的,但是一項關鍵的研究挑戰是開發一種能夠列印這些小型太陽能電池板斯旺西團隊將印製鈣鈦礦太陽能電池捲起來&34; KAUST(King)國王Derya Baran團隊的博士後EloïseBihar說。沙烏地阿拉伯阿卜杜拉科技大學)。&34;到目前為止,超薄有機太陽能電池通常是通過旋塗或熱蒸發來製造的,它們缺乏可擴展性並限制了器件的幾何形狀。
  • 科學家研發布混合鈣鈦礦太陽能電池的重要突破
    鈣鈦礦太陽能電池被認為是太陽能領域的後起之秀,圖片來源;網際網路北伊利諾伊大學(NIU)和美國能源部(DOE)位於科羅拉多州Golden的國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員2月19日在《Nature》雜誌上報導了混合鈣鈦礦太陽能電池開發的重要突破。
  • 太陽能電池材料新突破:鈣鈦礦太陽能電池
    為了使用更環保的材料替代矽,研究人員將重點放在了鈣鈦礦薄膜上。鈣鈦礦薄膜是一種低成本的柔性太陽能電池,不僅可以用最少的能量生產,而且幾乎沒有二氧化碳排放。 儘管鈣鈦礦太陽能電池的應用前景十分廣闊,但在得到大規模應用之前,仍面臨著一些重大挑戰。特別是它們本身的不穩定性,使得它們難以大規模量產。
  • 中美兩國的大學,都在鈣鈦礦太陽能電池上取得了新的突破
    導語:在美國,史丹福大學的團隊表示,他們發現了快速製造鈣鈦礦電池的、可商業化的工藝,並已經獲得了專利;在中國,南京大學的研究團隊則創造了新的穩定光電轉化效能紀錄,通過了權威認證,並獲得了權威榜單的認可。
  • 上海科技大學—研發高效率高穩定性鈣鈦礦太陽能電池
    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,並進一步研究了界面調控與器件性能之間的相互聯繫。近年來,有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率提升至25%以上。高性能鈣鈦礦太陽能電池中一般含有甲脒和甲胺等有機陽離子,然而甲胺遇熱易分解的特性導致其熱穩定性遠達不到商業化標準;此外鈣鈦礦/電荷傳輸層界面存在的大量缺陷態進一步制約了鈣鈦礦太陽能電池的發展。
  • 鈣鈦礦研究突破點是什麼?全球鈣鈦礦電池研究小組有哪些?
    表格中顯示了國際上鈣鈦礦/晶矽疊層電池實驗室效率參數。我國南開大學通過在迎光面引入倒金字塔陷光結構,並在鈣鈦礦電池中採用溶劑工程,匹配了頂/底電池的光電流,使鈣鈦礦/晶矽疊層電池效率達到23.73%,創造我國該類電池最高效率。
  • 電子科技大學李世彬教授Nano Energy:混合溶劑作為反溶劑衝洗工藝「縫合」三基團鈣鈦礦晶粒提升鈣鈦礦太陽能電池性能
    有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的研究經歷了多個階段和方面,大量的研究人員從製備工藝、界面優化、物理特性、材料組份等多個領域都對鈣鈦礦太陽能電池的性能提升和器件機製做出了貢獻。溶劑工程一直都是鈣鈦礦研究中的一個重要方面,溶液法的鈣鈦礦沉積工藝也經歷了一步法工藝、兩步法工藝和反溶劑衝洗工藝等發展歷程。
  • 柔性玻璃用於鈣鈦礦電池
    光伏封裝材料一般都採用超白玻璃作為正面基材,主要考慮到玻璃的超透明、耐磨和作為電池組件的骨架支撐。TestPV獲悉,美國能源材料公司(EMC)與康寧公司籤署了聯合開發協議(JDA),計劃開發用柔性玻璃封裝的鈣鈦礦太陽能電池。
  • 碳電極CsPbI2Br鈣鈦礦太陽能電池
    有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池由飆升的光電轉化效率吸引了廣泛的關注。到目前為止,鈣鈦礦太陽能電池的認證效率已經超過25%,可以與多晶矽相媲美。儘管如此,對於鈣鈦礦太陽能電池產業化,產業界更關心鈣鈦礦太陽能電池在實際運行情況下的穩定性。有機無機雜化鈣鈦礦不穩定主要是鉛碘八面體與陽離子之間的弱氫鍵導致的。因此在高溫與光照等外部應力的情況下,有機陽離子丟失,有機無機鈣鈦礦則降解為碘化鉛。採用銫取代陽離子則形成全無機鈣鈦礦。全無機鈣鈦礦相對於有機-無機雜化鈣鈦礦具有更好的熱穩定性與光穩定性。
  • 鈣鈦礦太陽能電池研究取得了重要進展
    通過研究鈣鈦礦太陽能電池的印刷工藝,德國科學家得出了一些重要的結論來開發適合將鈣鈦礦電池材料沉積到基板上的油墨。雖然近年來有關鈣鈦礦太陽能電池的研究取得了重要進展,但所取得的、最為顯著的成果大多是在不到一平方釐米的設備上且採用在大規模商用設備生產中並不實用的工藝來取得的。將這些實驗室成果轉化為大規模生產是另一個亟待探索的研究領域。許多不同的工藝都被認為是適合於此,其中槽模塗布和噴墨列印最為突出。