登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
近期,中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所孔凡太研究团队在小分子有机空穴传输材料方面取得系列进展,相关研究结果分别发表在ChemSusChem、ElsevierDyes and Pigments,以及英国皇家化学会的RSCAdvances上。
你可能想问,这项读起来很拗口的研究,究竟有什么用呢?
这种材料目前已经被证明在钙钛矿太阳能电池中有非常好的应用潜力。
等等!怎么又来一个拗口的,钙钛矿太阳能电池又是什么?
第三代太阳能电池
我们都知道,太阳能电池是一种可以直接把光能转化成电能的装置。在追求清洁能源的大背景下,它已经形成了相当大的产业规模。
实际上,太阳能电池的发展过程经历了三个阶段:
图1各类太阳能电池。
(a)单晶硅太阳能电池;(b)薄膜太阳能电池;(c)钙钛矿太阳能电池。
第一代太阳能电池主要是基于单晶硅。
荒原上,沙漠中,大家印象中的太阳能电池板,通常都是用这类晶体硅材料制成的。不过制造高纯硅面临着造价高、耗能高等难题,这严重制约了硅基太阳能电池的商业应用范围。
第二代太阳能电池主要指薄膜太阳能电池。
它以非晶硅、铜铟镓硒薄膜、碲化镉薄膜为代表。这类太阳能电池最大的优点为成本低,缺点则是效率低,性能随使用时间的增长而衰退。
第三代太阳能电池,也称作新概念太阳能电池,就是今天要重点介绍的钙钛矿太阳能电池。
其实,我不含钙,也不含钛
人们在开发新材料时有两大重要考量:一个是成本,一个是效率。
图2不同类型的太阳能电池的成本与其光电转换效率的关系
从上面这张图中可以看出,如果电池的光电转换效率能提高到20%以上,电池的供电成本就有大幅度下降的可能。
因此,进一步提高转换效率成为第三代太阳能电池发展的关键。
近几年,钙钛矿太阳能电池的研究不断刷新了光电转化效率的纪录,目前已经超过22%了。
虽然现在每年光伏产业产能的90%以上都来自晶硅电池,但是由于钙钛矿太阳能电池的优良特性众多,越来越多的人对它青睐有加,源源不断的人力、物力都投入到了相关研究当中,钙钛矿太阳能电池巨大的魅力也逐渐展现在了人们面前。
有趣的是,钙钛矿太阳能电池中并没有钙元素,也没有钛元素。
其实,它得名于其中的吸光层材料:一种钙钛矿型物质。
钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Perovski的名字命名的,最初单指钛酸钙(CaTiO3)这种矿物,后来把结构与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。
钙钛矿太阳能电池中常用的光吸收层物质是甲氨铅碘(CH3NH3PbI3),由于CH3NH3PbI3这种材料中既含有无机的成分,又含有有机分子基团,所以人们也将这类太阳能电池称作杂化钙钛矿太阳能电池。
图3钙钛矿物质的原子结构
(a)钛酸钙(GaTiO3)晶体的原子结构;(b)钙钛矿太阳能中吸光层物质甲氨铅碘(CH3NH3PbI3)晶体的原子结构。
光电转换效率高
想要了解钙钛矿太阳能电池具有高效性能、备受人们青睐的秘密所在,我们就不得不说说它的光吸收与能量转化的原理了。
图4激子生成示意图
这一奇妙的过程大致如下:
太阳光入射到电池吸收层后随即被吸收,光子的能量将原来束缚在原子核周围的电子激发,使其形成自由电子。
由于物质整体上必须保持电中性,电子被激发后就会同时产生一个额外的带正电的对应物,物理学上将其叫做空穴。这样的一个“电子--空穴对”就是科学家们常说的“激子”。
图5钙钛矿太阳能电池的构造与运行机理示意图
激子被分离成电子与空穴后,分别流向电池的阴极和阳极。
带负电的自由电子经过电子传输层到玻璃基底,然后经外电路到达金属电极。带正电的空穴扩散到空穴传输层,最终也到达金属电极。在此处,空穴与电子复合,电流形成一个回路,完成电能的运输。
钙钛矿太阳能电池把光吸收过程与电流运输过程分离,一种介质只负责运输一种电荷,避免了硅基、薄膜太阳能电池中载流子复合率高、载流子寿命短的缺点,所以钙钛矿太阳能电池具有高效的光电转换效率。
将钙钛矿作为光吸收材料,不仅可以大大减小所需的材料厚度,同时还能保持较好的光吸收能力。
就光吸收层厚度而言,第一代和第二代太阳能电池分别需要大概300和2微米的厚度;而钙钛矿太阳能电池以不到0.4微米的光吸收层,就能获得超过20%的光电转换效率。而且它的吸光系数很大,吸光能力比传统染料高一个数量级,对紫外到近红外的光子都具有良好的吸收能力。
另外,钙钛矿太阳能电池是一个三元组份的材料,在ABX每个位置上共有三种元素可以选择,所以这种材料有着无限的操控的空间,这种结构也有着无限的可能性。
没有几近完美的材料
虽然钙钛矿太阳能电池有着许许多多的优点,但它也不是完美的,我们也必须面对它的不足之处,这样才有利于我们今后的改进工作。
首先,目前人们还没有解决此类电池的不稳定性问题。
传统晶硅电池寿命一般可达到25年,而2009年第一块钙钛矿太阳能电池的寿命只有3分钟,发展到现在,其寿命也仅为1000小时。
随着钙钛矿太阳能电池效率取得了突破性进展,人们越来越认识到电池的长期稳定性是其是否能大规模民用化应用的决定性因素。
其次,有毒。
现在性能最好的钙钛矿电池材料都含有铅,这是一种对人体和环境有极大危害的元素。
在使用过程中铅可能会渗出,污染水源和土壤。
最后,目前实验室里制造的大部分钙钛矿太阳能电池的尺寸都很微小,最大的也仅几平方厘米,很难生产较大的连续膜,导致制备大面积器件受阻。
图6历年来钙钛矿太阳能电池光电转换效率的迅猛增长趋势。
虽然,钙钛矿太阳能电池的研发遇到了诸多困难,但是,近几年这一领域的快速发展使其开始初步显示出潜在的商业化前景。
钙钛矿结构材料自2009年首次应用于光伏技术以来,短短六七年时间,在广大科研人员的努力下,它的光电转化效率就已经从3%提高到22%。
美国有的科学家预测,以新型钙钛矿为原料的太阳能电池的转化效率或可高达50%,为目前市场上太阳能电池转化效率的2倍,这将大幅降低太阳能电池的使用成本。也难怪世界顶级学术杂志Science会把钙钛矿太阳能电池评为该年度的十大科技进展之一。
究竟钙钛矿太阳能电池的光电转换效率能否达到理论预估的50%?钙钛矿太阳能电池距离真正的民用还有多远?能否如同硅晶太阳能电池那样得到广泛使用呢?让我们拭目以待吧。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星太阳能光伏网获悉,4月9日晚,聆达股份发布2023年度业绩预告修正公告,修正公告显示,聆达股份2023年度归属于上市公司股东的净利润预计亏损2.49亿元–2.98亿元,同比下降1370%-1660%,预计实现营业收入8亿元-10亿元。聆达股份修正后的业绩预告关于业绩修正的主要原因,聆达股份解释称,受技术迭
从润世华新能源微平台获悉,4月8日,润世华发展集团与武汉理工大学童金辉教授团队,合作开发钙钛矿太阳能电池及组件项目的签约仪式,在龙岗创投大厦隆重举行。润世华发展集团董事长张锦辉、润世华新能源控股集团副总经理马建勇、侯青春、张晓燕、裴国英、润世华智慧能源斯能总经理周宏宇,润世华软件和
4月2日,横店东磁投资者关系活动记录表发布。横店东磁表示,公司与投资者就公司的经营、发展、财务等方面进行了沟通,现将交流时的问答环节主要内容整理如下:1、2024年Q1光伏产品出货量预期?公司Q1订单交付价格?答:2024年Q1公司光伏产品出货预计可实现环比增长20%以上,单组件产品出货增速会更高一
暮春四月追光,异国初露锋芒!当地时间4月4日-6日,棒杰追光之旅第一站来到欧亚文明融合之地,开启当代光伏科技展览旅程。土耳其国际太阳能暨光伏技术博览会(SOLAREXISTANBUL),棒杰高效N型TOPCon电池片及组件产品亮相HALL5-C01C展位,吸引海内外客户驻足交流,共话土耳其光伏市场发展。土耳其日照资源
企查查APP显示,3月8日,滁州爱旭太阳能科技有限公司成立,法定代表人为谢俊伟,注册资本5亿元,企业地址位于安徽省滁州市全椒县襄河镇儒林路政务中心六号楼6楼614室,所属行业为科学研究和技术服务业。经营范围包含新兴能源技术研发;光伏设备及元器件制造;光伏设备及元器件销售等。企查查股权穿透显
3月15日,聆达股份发布公告,受技术迭代、近期光伏产业链价格整体呈波动下行态势等多种因素影响,公司子公司金寨嘉悦新能源科技有限公司为减少损失及整体经营风险的角度考虑,于近日对其高效光伏太阳能电池片生产线实施临时停产,停产时间至2024年4月15日,后续复产情况将及时披露。聆达股份表示,近期
太阳能技术必然发展方向是什么?相比其他企业爱旭为什么拥有绝对领先优势?……当地时间3月5日爱旭悉尼发布会“太阳能之父”马丁·格林评爱旭ABC及爱旭的未来发展马丁·格林点赞ABC技术:期待爱旭给世界带来更多突破
2024年3月5日,爱康科技发布关于变更董事、监事及聘任高级管理人员的公告。公告显示,爱康科技监事会于2024年3月1日收到公司监事田野先生的书面辞职报告。田野先生因工作变动申请辞去公司监事职务。田野先生辞去上述职务并生效后,公司将聘任其为公司董事、高级副总裁。同时,同意提名苏雅亭先生为公司
在光伏领域中,N型技术的快速崛起成为当前瞩目的焦点,随着N型光伏技术的不断优化,我们正迎来一个低碳排、高效能的时代。由于传统的P型光伏技术因在效率和制程上的限制而逐渐被淘汰,推动了业界转向更先进的技术,拥有更高效率的N型产品渗透率正急速提升中。其中,TOPCon技术的优势在于其能够更有效地
2月29日,国家统计局发布《中华人民共和国2023年国民经济和社会发展统计公报》披露了多项电力数据,包括电力装机、能源消费等。数据显示,2023年,太阳能电池(光伏电池)产量5.4亿千瓦,增长54.0%;2023年,水电、核电、风电、太阳能发电等清洁能源发电量31906亿千瓦时,比上年增长7.8%。2023年末全国
2月28日,石柱土家族自治县人民政府关于印发《石柱县工业园区产业发展规划(2023—2027年)》的通知,通知指出,抓绿色低碳发展机遇,围绕页岩气、氢能源、风力光伏发电等,发展新能源配套装备。重点发展叶片、机舱罩、齿轮箱、塔筒等风力发电装备;光伏支架、光伏电池、光伏板等光伏发电装备。原文如
从润世华新能源微平台获悉,4月8日,润世华发展集团与武汉理工大学童金辉教授团队,合作开发钙钛矿太阳能电池及组件项目的签约仪式,在龙岗创投大厦隆重举行。润世华发展集团董事长张锦辉、润世华新能源控股集团副总经理马建勇、侯青春、张晓燕、裴国英、润世华智慧能源斯能总经理周宏宇,润世华软件和
各市人民政府,省政府各部门、各直属机构,各大企业,各高等院校:《关于支持钙钛矿太阳能电池产业发展的若干措施》已经省政府同意,现印发给你们,请认真贯彻落实。山东省人民政府办公厅2024年1月18日(此件公开发布)关于支持钙钛矿太阳能电池产业发展的若干措施为贯彻落实省委、省政府关于发展钙钛
12月18日,浙江省科学技术厅公布2024年度浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划项目立项清单公示文件,由正泰新能主导研发的项目“高效新型柔性钙钛矿薄膜光伏电池关键技术”,成功入选“领雁”研发攻关计划。“尖兵”“领雁”研发攻关计划由浙江省级财政资金设立,是面向世界科技前沿、面向经济主战场、
10月20日,贵州省工信厅印发《关于加快建设贵州新能源电池及材料研发生产基地的实施意见(征求意见稿)》。《意见》提出,。把促进新能源发展放在更加突出的位置,加快智能光伏创新突破,发展高纯硅料、大尺寸硅片技术,支持高效低成本晶硅电池生产,推动N型高效电池、柔性薄膜电池、钙钛矿及叠层电池
9月6日,北京市发改委发布关于开展绿色低碳先进技术示范工程项目申报工作的通知,通知指出,重点源头减碳类的非化石能源先进示范项目包括,高效智能光伏组件、碲化镉等新型薄膜太阳能电池、钙钛矿及叠层太阳能电池、超薄硅片等先进光伏产品研发制造与示范应用,大容量、低成本太阳能热发电、高效大容量
钙钛矿太阳能电池(PSCs)因廉价的材料成本、易于制备大面积器件以及较高的光电转换效率等优点而备受关注。SnO2具有高透过率、高电子迁移率、适宜的能级、良好的紫外辐照稳定性和易于低温加工等特点,是目前n-i-p型PSCs电池常用的电子传输材料。然而,它的体相和表面的缺陷【氧空位(VO)、悬空羟基(-
3月17日,科学技术部高技术研究发展中心(科学技术部基础研究管理中心)发布了2022年度中国科学十大进展,分别为:祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构;FAST精细刻画活跃重复快速射电暴;全新原理实现海水直接电解制氢;揭示新冠病毒突变特征与免疫逃逸机制;实现高效率的全钙钛矿叠层太阳
在光伏行业对“降本增效”的极致追求下,钙钛矿技术受到前所未有的关注,转换效率不断突破,产业化发展进程加速,正悄然崛起为下一代光伏新势力,吸引众多企业以及资本大佬“跑步入场”。最高效率超过36%对于光伏行业而言,无论何种技术,转化效率潜能的天花板决定了一项技术是否具有发掘潜力。2022年
日期,MeyerBurger与瑞士电子和微技术中心(CSEM)签署了一项合作协议,拟开发串联钙钛矿太阳能电池技术。梅耶博格研发负责人MarcelKnig表示:“凭借悠久的专有开发传统,梅耶博格拥有广泛的工艺、技术和生产技术组合,可用于内部串联太阳能电池和组件的潜在大规模生产。这包括硅基钙钛矿串联太阳能电
11月4日,苍南县人民政府印发苍南县科技发展“十四五”规划的通知,通知指出,针对光伏产业上游单晶硅、多晶硅、银浆、基膜材料,中游光伏玻璃、背板、电池片,下游光电储存、上网与并网光伏系统建设的链条特点,重点支持钙钛矿、TOPCon电池、HJT电池等低成本、高效率、长寿命太阳能电池研发;支持高导
据天眼查显示,10月18日,宁德时代新能源科技股份有限公司“钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备”专利公布。据摘要显示:此申请涉及太阳能电池领域,钙钛矿太阳能电池包括背板、透明基板,透明基板与背板之间形成有密封腔;以及钙钛矿太阳能电池器件,钙钛矿太阳能电池器件位于密封腔内;其中,密
从润世华新能源微平台获悉,4月8日,润世华发展集团与武汉理工大学童金辉教授团队,合作开发钙钛矿太阳能电池及组件项目的签约仪式,在龙岗创投大厦隆重举行。润世华发展集团董事长张锦辉、润世华新能源控股集团副总经理马建勇、侯青春、张晓燕、裴国英、润世华智慧能源斯能总经理周宏宇,润世华软件和
对于光伏行业链条上的每一家企业来说,降本增效是产品创新与升级的主基调之一。大家都在思考,如何在自己所处的环节,在降本增效的问题上取得突破。不久前,中国光伏行业协会在北京组织召开了“2024光伏发电项目技术经济性论坛”,百佳年代受邀出席,并展示了最新的应用于光伏0BB无主栅技术的高可靠性
在盐城百佳年代薄膜科技有限公司,自动化生产线全速运转,工人们在各自的岗位上井然有序地开展工作。今年一季度,公司圆满实现“开门红”,目前,公司订单饱满,车间实行“机器不停连续生产”,确保按时完成客户订单任务。百佳年代是一家专业从事功能薄膜材料研发、生产、销售和服务的高新技术企业。经
当地时间3月12-13日,PVCellTechEurope2024于德国盛大举办,正泰新能受邀出席,欧洲产品技术经理邓轶博士发表演讲,分享正泰新能在n型电池研究方面的最新进展,深度剖析ASTRON系列新品的核心优势。作为光伏技术制造领域的年度盛会,PVCellTech大会始终对太阳能电池大规模生产、行业领先的技术路线、光
日前,全球电池技术高端论坛PVCellTechEurope2024在德国法兰克福隆重召开。东方日升全球光伏研究院院长杨伯川博士受邀出席会议,与来自全产业链各环节嘉宾共襄盛会,聚焦n型领先技术和规模化量产展开深入探讨。杨伯川博士发表了《HJT-Towardsthe100GWIndustrialization(全面奔向100GW量产的异质结)》
在光伏领域中,N型技术的快速崛起成为当前瞩目的焦点,随着N型光伏技术的不断优化,我们正迎来一个低碳排、高效能的时代。由于传统的P型光伏技术因在效率和制程上的限制而逐渐被淘汰,推动了业界转向更先进的技术,拥有更高效率的N型产品渗透率正急速提升中。其中,TOPCon技术的优势在于其能够更有效地
近日,塔塔化学公司宣布与莫纳什大学-印度理工学院孟买分校(IITB)的联合研究学院达成合作,开展钙钛矿/清洁能源领域的开创性研究,旨在推进可持续能源转型解决方案并促进清洁能源技术创新。根据该协议,塔塔化学公司将支持由该联合研究学院领导的下一代技术研究,重点关注钙钛矿材料在清洁能源领域的变
2月20日,广东省发展和改革委员会广东省科学技术厅广东省工业和信息化厅发布关于印发《广东省培育发展未来绿色低碳产业集群行动计划》的通知。文件提出,抢抓技术迭代换挡新机遇,加快新一代高效光伏技术创新和装备制造创新,促进光伏产业升级。重点推进背接触电池(XBC)、隧穿氧化层钝化接触电池(TO
一直以来,组件业务被“系统集成”身份压得喘不过气,材料成本占比高/毛利率较低、流动资金大、设备支出低/技术观感不强,是组件业务抬不起头的三座大山。但是,没有千篇一律、一成不变的产业分析框架,光伏行业有其特殊性,组件环节尤为如此。实际上,光伏行业真正的“系统集成”应该是光伏电站开发的
北极星太阳能光伏网获悉,2月18日,广东省科技厅印发《广东省培育未来材料产业集群行动计划》。《计划》提出,面向清洁能源发电、新能源汽车、大规模储能、智能电网等领域重大需求,重点发展风电、光伏、核电、新型动力和储能电池、氢能等新能源领域未来材料前瞻技术和应用关键技术。采用先进数字孪生
1月27日下午,中国科学院青岛生物能源与过程研究所(山东能源研究院)与山东能源集团、昆山协鑫光电材料有限公司战略合作协议签署暨“钙钛矿光伏技术创新中心”揭牌仪式在崂山区成功举办,意味着纳入山东省产业布局战略的钙钛矿产业领域首个技术创新中心落户崂山区。山东省科技厅厅长孙海生、青岛市科
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!