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
近年来,钙钛矿太阳能电池产业开始崛起,因为单晶硅与多晶硅的太阳能电池在提炼过程中需要消耗大量的电力,制造成本较高,而钙钛矿太阳能具有与单晶硅接近的光电转换效率、但其制备工艺相对简单,成本也较为低廉,所以钙钛矿太阳能电池受到了全球学术界和产业界的广泛关注,发展迅速。
在一篇刚刚发表于《焦耳》的论文中,来自美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程学院与锦州阳光能源公司的研究团队,意外地从咖啡中找到了提升钙钛矿太阳能电池效率的方法。该论文的通讯作者是加州大学洛杉矶分校的杨阳教授,他领导的研究小组观察到咖啡因中氧原子与钙钛矿材料中铅离子的相互作用,能显著提升钙钛矿太阳能电池的热稳定性、将太阳能电池的效率从17%提高到20%,这使得钙钛矿太阳能电池取代晶硅电池的可能性变得更大。
咖啡因与钙钛矿
人类可以在咖啡与茶中找到大量的咖啡因。咖啡因的学名是1,3,7-三甲基黄嘌呤,从分子结构图上可以看出它含有三个甲基。在杨阳教授领导的研究中,起到关键作用的不是咖啡因分子中的甲基,而是咖啡因分子中的氧原子。这些氧原子与碳原子构成了碳氧双键。
我们知道,氧原子的最外层的电子一共有6个。组成碳氧双键后还有4个电子没有配对,咖啡因氧原子内的未配对电子可以与钙钛矿中的铅离子相结合形成分子锁。
钙钛矿是此次研究中的另一个主角。值得注意的是,这次实验中使用的钙钛矿里并没有钙,也没有钛。钙钛矿(Perovskite)材料是以俄国的矿物学家列维.佩罗夫斯基(Lev Perovski)的名字命名。最早被发现的钙钛矿材料是钙与钛的复合氧化物。不过了到后来,钙钛矿的概念有了很大的延展,它已经不特指钙钛复合氧化物,而用来泛指一系列具有ABX3化学式的化合物,在这里A可以是甲氨基等有机分子基团,而B可以是铅原子(也可以是锡原子),X则一般含有卤素原子。
钙钛矿结构示意图
在太阳能电池领域,一般使用的是有机无机复合的钙钛矿。钙钛矿一般是作为太阳能电池的吸收层来使用,在接受太阳光的照射以后,钙钛矿吸收了光子以后会产生电子-空穴对。电子带负电,而空穴可以看成是带正电。这些电子-空穴对分道扬镳成为太阳能电池中的载流子分别流向正负极,这样就形成了光电流。所以,太阳能电池的物理原理,其实依然是爱因斯坦提出的光电效应。
钙钛矿太阳能电池现状
太阳上每时每刻都在进行着核反应,核反应产生的太阳光照射在地球上,在每平方米的地面上带来1000瓦特的太阳辐射功率。在地球上可以直接利用这些太阳光的能量来发电,这造就了太阳能电池这个行业。太阳能电池一般是由很多层材料堆积起来的,其中起到光吸收作用的层叫做吸收层。
太阳能电池也按照吸收层的材料特性来命名,比如晶体硅太阳能电池的吸收层就是单晶硅或者多晶硅;薄膜太阳能电池的吸收层一般是厚度几个微米的薄膜材料;而钙钛矿太阳能电池的吸收层就是钙钛矿。单晶硅的光电转换效率的世界纪录是26%,而钙钛矿的光电转换效率的世界纪录是24%左右,两者差别不大。但钙钛矿有着特有的优点。钙钛矿材料天生就有很好的光电特性:相比于间接带隙的单晶硅,它是直接带隙,所以钙钛矿的荧光效率特别高,可惜的是,目前能实现的钙钛矿电池面积都很小,而单晶硅的面积则很大。所以从光电转换效率两说,两者在伯仲之间;但从面积来说,单晶硅还是领先于钙钛矿的。钙钛矿太阳能电池的另一个缺点在于,它的稳定性还不够好。如果能提升钙钛矿的稳定性、将其寿命提到20年,那么钙钛矿是很有可能取代单晶硅的。
喝咖啡产生的灵感
杨阳在接受《环球科学》采访时表示:“我相信在不久的将来,也许在两三内年,钙钛矿应该会追过单晶硅。现在主要的问题是钙钛矿电池的面积放大之后,它的光电转换效率会往下跌。我们把学术界的产品拿到工业界做大之后,有时候也许不像理想中的那么好。所以这个是学术界跟工业界的一个差异。”
杨阳教授的研究组一直在从事钙钛矿太阳能电池的研究。杨阳对“能产生电”或者“与光有关”的材料一直有很大的兴趣,部分原因在于他博士刚毕业的时候在美国科学家艾伦·黑格(A. Heeger)教授的公司里工作。杨阳跟随艾伦·黑格工作了四年多,刚开始主要做导电高分子材料,后来又开始做高分子OLED,这是有机LED 的另外一个分支。有机LED 后来产业化成功,做成了OLED 面板,在智能手机上有很多应用。而艾伦·黑格因在导电聚合物领域的开创性贡献,成为2000年的诺贝尔化学奖得主。
一天早上,杨阳研究组里的两个博士生,边喝咖啡边讨论钙钛矿研究。王睿说:“我们人需要咖啡来提神,那么钙钛矿呢?也许它们也需要咖啡才能表现得更好?”
王睿不经意的一句话让薛晶晶联想到咖啡因是一种常见的生物碱,它里面的未成对电子可以与钙钛矿材料中的铅离子相互作用。咖啡因分子上的羰基基团可以和钙钛矿的铅离子形成一个分子锁。这可以提高钙钛矿分解所需要的能量势垒,从而让钙钛矿稳定下来。同时,这样的分子锁可以降低钙钛矿晶体的成核速度,得到更高质量的钙钛矿多晶薄膜,且可以使钙钛矿的晶粒更具有取向性,从而提高载流子的传输效率,这就可以提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
提高输出功率
杨阳研究小组用加热的方法将咖啡因添加到40个太阳能电池的钙钛矿层中,并使用红外吸收光谱来确定咖啡因是否成功地与钙钛矿结合了。他们发现了咖啡因在与钙钛矿结合后,咖啡因中的羰基的特征峰发生了移动,这意味着咖啡因已经成功与钙钛矿结合了。
在进一步的透射电子显微镜测试中,这种“喝了咖啡”的钙钛矿材料被电子束加热时,分子锁还是保持稳定。杨阳说:“随后,我们把这种喝了咖啡的钙钛矿做成太阳能电池,发现其输出功率——也就是电流与电压的乘积提高了大约20%”。因此,这是一项重要的进展,这说明咖啡因可以帮助钙钛矿获得高结晶度、低缺陷和良好的稳定性。这也意味着它可能在钙钛矿太阳能电池的产业化中发挥巨大作用。不过,由于其作用机理是咖啡因与钙钛矿里的铅离子产生了相互作用,这一过程不适用于单晶硅太阳能电池。
现在看来,无论未来的产业化道路怎么样。在2019年,由中国人发现的爱喝咖啡的太阳能电池,至少可以与2011年日本人发现的爱喝酒的高温超导体相媲美。
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。
2021年6月3日,第十五届SNEC国际太阳能光伏与智慧能源(上海)展览会如期而至之际,德国TüV莱茵和锦州阳光能源有限公司在美丽的申城举行战略合作签约仪式,锦州阳光能源总经理张海先生和TüV莱茵太阳能服务副总裁邹驰骋先生作为双方代表进行签约。
一年一度光伏盛会,六月的东方明珠塔下江水无痕依旧,光伏人一起前行,共聚首第十五届SNEC国际太阳能光伏与智慧能源(上海)展览会暨论坛,共话美妙光伏,共展靓丽产品。实现“双碳”大目标下,光伏人共同探讨行业面临的机遇和挑战,光伏发电具备了大规模应用、逐步替代化石能源的条件,成为了全球发展
11月13日,“辽宁国际投资贸易洽谈会”在沈阳新世界博览馆隆重举行。本届“辽洽会”是辽宁面向国际的重大活动,也将成为辽宁对外交流合作的重要窗口与平台,旨在全面展示辽宁改革开放形象,推动国际投资贸易合作、促进重大项目对接、推动重点产业发展、展示品牌商品。辽洽会现场锦州阳光能源作为锦州市
一个行业,总有一批优秀的企业,勇立产业潮头,引领产业生态变迁。2020年10月23日,“北极星杯”2020光伏影响力品牌评选颁奖典礼上,来自光伏行业相关专家、光伏产业链各环节优秀企业代表欢聚一堂,共襄盛举。凭借其匠心质量的光伏产品和细致入微的服务理念,锦州阳光能源再次脱颖而出,斩获“影响力优
2020年10月27日由PGO绿色能源生态合作组织、中国工商业与户用光伏品牌联盟、中国太阳能发电跟踪系统联盟主办的“Asiasolar第十五届亚洲太阳能光伏创新展览会暨合作论坛”在杭州如约而至。锦州阳光能源再获行业认可,被授予“2020中国分布式光伏创新品牌”。本次论坛以“创新与合作”为主题,联合光伏行
在全球倡导绿色发展的时代,习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性论坛时的重要讲话“2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和”,给光伏人带来了更高的热情。10月23日,摩尔光伏举办的“第三届异质结(HJT)技术产业链协同创新与突破论坛”在北京山西大厦举行,组织产业链上下游各环节共同深入探
2020年10月26日,中国光伏行业协会光电建筑专业委员会成立大会暨第一届委员大会在北京顺利召开,宣告中国光伏行业协会光电建筑专业委员会正式成立。来自光伏领域和建筑领域80余家单位代表出席本次大会。光电建筑专业委员会成立的目的为促进光伏行业与建筑行业的融合发展,更好地推动光伏发电在建筑节能
2020年SNEC展会前一天,由光伏新闻主办的第四届硅晶体生长技术交流会暨湖南金博上市答谢晚宴在上海浦东召开。此次会议以隆基、中环、晶科、锦州阳光、晶澳等广大生产研发技术人员为首,共有来自产业界、学术界二百五十多名代表参会。报告精彩纷呈,报告时现场鸦雀无声,报告后互动热烈。第四届硅晶体生
7月16日上午,锦州阳光能源有限公司与中国移动通讯集团辽宁有限公司锦州分公司(以下简称移动公司)举行5G战略合作项目签约仪式。锦州市工信局局长王晓东、锦州移公司动总经理赵岩、副总经理戴剑峰及省公司专家等一行人出席签约仪式,锦州阳光能源有限公司总经理谭鑫、副总经理张海等接待了工信局及移
在全国各地全力预防和抗击新型冠状病毒感染之时,锦州阳光能源自愿捐出全部库存净化服,为锦州市防控工作献出绵薄之力!疫情爆发后,锦州阳光能源是锦州市内第一家捐赠物资的企业。1月27日大年初三中午十二点,一辆满载1500套净化服的箱货车驶入锦州市卫健委院内。市卫健委主任汪孝男深表感谢,亲自接待
2019届澳大利亚全能源展览会(ALLEnergy)10.23-24日在澳大利亚墨尔本会议会展中心圆满举行,ALLEnergy是澳大利亚唯一的最大的可再生能源展。澳大利亚与中国已经平稳建交47年,两国在各个领域都有着紧密合作,尤其是一带一路的出现更是加深和全面强化了两国的紧密联系。可再生能源是澳大利亚的低排放能
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
近日,隆基绿能与江苏科技大学、澳大利亚科廷大学三方合作,在国际上首次制造出高柔韧性、高功率重量比的晶硅异质结太阳能电池,相关研究成果以“Flexiblesiliconsolarcellswithhighpower-to-weightratios”为题发表在国际期刊《Nature》(自然)上。晶硅太阳能电池是目前最为成熟、应用最广的光伏发电
北极星太阳能光伏网获悉,近期,经权威认证机构德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)测试,迈为股份采用低铟含量的TCO工艺结合银包铜栅线,在全尺寸(M6,274.5cm2)单晶硅异质结电池上获得了25.62%的光电转换效率。25.62%的认证效率是此类电池目前的最高纪录,该技术不仅确保了极高的可量产电池效率,而且实
2月24日,经美国国家可再生能源实验室(NREL)测试证实,中国建材凯盛科技集团旗下蚌埠玻璃工业设计研究院所属德国Avancis公司生产的30x30平方厘米铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池组件的光电转换效率达到19.64%,再次打破了铜铟镓硒太阳能电池组件光电转换效率的世界纪录,标志着凯盛科技不断突破CIGS薄膜
企查查APP显示,比亚迪(002594)于2021年1月1日,公开一种“光波转换材料及其制备方法和太阳能电池”相关专利,公开号为:CN109988370B,申请时间为2017年12月29日。专利摘要显示:本发明涉及太阳能电池领域,具体涉及光波转换材料及其制备方法和太阳能电池。本发明提供的光波转换材料,能够使得太阳
钙钛矿是一种具有与矿物钙钛氧化物(最早发现的钙钛矿晶体)相同的晶体结构的材料。通常,钙钛矿化合物具有化学式ABX3,其中“A”和“B”代表阳离子,X是与两者键合的阴离子,大量不同的元素可以结合在一起形成钙钛矿结构。利用这种成分的灵活性,科学家可以设计钙钛矿晶体,使其具有多种物理,光学和
最近,英国班戈大学计算机科学与电子工程学院的TudurWynDavid等研究员提出了一种从有机光伏(OPV)太阳能电池数据中提取信息的机器学习方法。在1850个器件特性、性能和稳定性数据条目组成的数据库的基础上,采用顺序最小优化回归(SMOreg)模型,用以推测太阳能电池稳定性和功率转换效率(PCE)的最大影响因
日本冲绳科学技术研究所已开发出兼具高转换效率和稳定性的过氧化物太阳能电池模块。研究人员表示,该模块实现了16.6%的转换效率,即使在经过2000小时的照射后,仍能保持约86%的初始性能。与目前主流的硅基太阳能电池相比,由于其转换效率高、制造成本低,因此超氧化物太阳能电池有望成为下一代太阳能电
近日,香港城市大学新研发的全无机钙钛矿电池的光电转换效率达到16.1%,而获中国计量科学研究院认证的效率亦高达15.6%。香港城市大学学务副校长兼化学及材料科学讲座教授任广禹指出,这次研究成果的突破在于找到了简单方法,用于制造光电转换效率与稳定性兼具的全无机钙钛矿电池。据悉,香港城市大学的
太阳能是绿色环保可持续清洁能源,太阳能光伏发电已成为新兴产业。利用晶硅等无机半导体的传统光伏发电造价昂贵,科学家便把目光转向有机材料太阳能电池领域。如何实现更高的光电转化效率,设计制备新的有机光电材料,需要弄清楚发电的微观过程。近日,南京大学物理学院团队的一项最新成果,揭示了高效
为什么HJT转化效率高?异质结电池结构中,P型非晶硅薄膜拥有更宽的禁带宽度,导致了更高的开路电压。VOC与内建电场的电势差VD正相关。内建电场越强,光生载流子能更有效地分离,载流子复合越小。VD是VOC的上限,VD越高,VOC才有高的可能性。由于内建电场的存在,电子在空间电荷区有附加的电势能,使能
晶硅电池转换效率的理论上限?1954年贝尔实验室的CHAPIN等三人发表了第一篇关于硅太阳电池的文章,在这篇文章中就已指出有反射、复合、电阻三方面的因素使电池的效率低于某个上限。早在1961年,WilliamShockley等人根据细致平衡原理在只考虑辐射复合作为电子-空穴对唯一的复合机制的理想情况下,通过
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!