高效率柔性钙钛矿太阳电池

开发了一种可低温溶液加工的固态离子液体电子传输材料,并将其应用于柔性钙钛矿太阳电池中,有效提高了器件的性能,极大抑制了电池的电流密度-电压滞后效应,柔性钙钛矿太阳电池效率达到16.09%。研究表明,柔性钙钛矿太阳电池优异的光电性能主要归因于离子液体具有很好的光增透作用、高的电子迁移率和合适的能级位置,同时离子液体可有效钝化钙钛矿薄膜中的缺陷。     

CH3NH3PbI3形貌对钙钛矿电池性能的影响研究

研究不同CH_3NH_3bI_3钙钛矿形貌对钙钛矿太阳电池光伏性能的影响。采用传统的一步法和三步法制备出不同CH_3NH_3bI_3钙钛矿形貌对电池的光伏性能有重要影响。结果表明,钙钛矿在TiO+2电子传输材料表面的覆盖程度对钙钛矿太阳电池的开路电压和填充因子有重要影响。三步法制备的钙钛矿太阳电池获得1.03 V的开路电压和20.25 mA/cm~2短路电流密度,而一步法只有0.72 V和18.42 mA/cm~2。同时,三步法制备的钙钛矿太阳电池的填充因子高达77.2%,相比一步法只有64.5%。2种方法制备的钙钛矿电池分别获得17.36%和8.55%的光电转换效率。利用电化学阻抗谱进一步分析一步法和三步法制备的钙钛矿太阳电池的内部电荷复合动力学过程,解释三步法制备的钙钛矿太阳电池获得更高开路电压的原因。     

石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳电池中的应用

石墨烯及其衍生物具有良好的电子传导能力、独特的材料结构,以及优异的光电和机械性能,因此被广泛应用于钙钛矿太阳电池中,以提高电池的光电转换效率和性能稳定性。综述了石墨烯及其衍生物作为电极材料、电子传输层和空穴传输层时在钙钛矿太阳电池中的研究进展,并指出了其在未来的发展重点。     

氧化钼在半透明双面钙钛矿太阳电池中的应用

研究双面钙钛矿太阳电池正极窗口叠层MoO_3/ITO(氧化钼/掺锡氧化铟),通过蒸镀法沉积制备具有不同厚度的氧化钼(MoO_3)缓冲层。结合PV Lighthouse模拟计算,系统分析MoO_3缓冲层对太阳电池光电性能的影响。得益于电子传输层的宽禁带和MoO_3/ITO的减反效果,当光从玻璃衬底(SnO_2电子传输层)一侧入射时电池的短路电流密度较高。实验表明当MoO_3缓冲层厚度在10～15 nm时,钙钛矿太阳电池填充因子和短路电流密度达到最佳值,此时电池光电转换效率最高,电池的双面率为69.5%。     

光栅结构钙钛矿/晶硅叠层太阳电池光学特性模拟

作为新一代高效太阳电池,叠层太阳电池虽然效率较高,但仍存在不合理的结构设计,导致了较高的光损失。文章以具有光栅结构的钙钛矿/晶硅叠层太阳电池为模型,使用FDTD solutions软件分别对影响电池性能的子电池厚度、顶电池光栅尺寸以及中间层厚度等参数进行了模拟优化。模拟结果显示:合适的子电池厚度、光栅结构和中间层厚度,能最大化地提升叠层太阳电池的性能;其中,有光栅结构的叠层太阳电池的短路电流密度提升了20%。这一结果为进一步在实验室制备钙钛矿/晶硅叠层电池提供了参考。     

电纺AZO NWs电子传输层提高钙钛矿太阳电池性能的研究

研究通过静电纺丝技术制备不同掺铝比例的氧化锌纳米线(AZO NWs),并将其作为电子传输层来提高钙钛矿太阳电池效率。首先使用静电纺丝和煅烧工艺制备出表面光滑连续、形貌均匀、长径比达～10~5的AZO NWs,然后将AZO NWs作为电子传输层应用于钙钛矿太阳电池。与单层SnO₂电子传输层的电池相比,加入AZO NWs后可有效提高电池的短路电流(J_sc)和填充因子(FF)。实验发现,掺Al为2%(摩尔分数)时得到的器件最优效率(PCE)可达到18.41%,比单层SnO₂电子传输层器件提高了13.21%。器件性能提高的主要原因是掺Al后增加了传输层的电子浓度,同时纳米线增加了电子传输层与活性层的接触界面,提高了导电性和传输能力。     

碘三离子后处理对钙钛矿太阳电池的影响研究

采用碘三离子(I₃^-)作为提升钙钛矿太阳电池性能的界面修饰材料，对钙钛矿体相及上层空穴传输材料的接触界面进行修饰和改性，钝化光活性层上表面缺陷，以优化光电转换器件的转换效率。由反溶剂法和后处理的形式，制备平面异质结电池，运用该界面钝化策略改善后的器件效率达到18.9%，且电池的稳定性也得到增强，600 h后仅有5%的性能衰减。通过物相和光电性质等表征与测试，系统地研究电池的形貌及性能参数，探究不同浓度的I₃^-对器件性能的影响作用和机理。研究发现，该缺陷钝化策略对钙钛矿膜层进行处理后，能有效改善钙钛矿材料的结晶性，减少其表面陷阱态缺陷，降低钙钛矿与空穴传输层的载流子界面传输势垒，且I₃^-与钙钛矿能形成钝化层，起到隔绝水氧的作用，使其稳定性得到改善。     

新的液体太阳电池

普通固体太阳电池可以为生活和生产供电,为了解决夜晚和阴雨天的供电问题,它还需要与蓄电池组连用。这种太阳电池系统的致命弱点是使用寿命短。新型液体太阳电池能完满地解决夜晚和阴雨天的供电问题。它和固体太阳电池好似一对孪生姊妹,也是由半导体材料制造的。把这种半导体浸泡在装有化学溶液的电池槽中,作为太阳电池的一个电极,即光电极板。在光照作用下,光电极板表面发生化学反应,生产出的电子经外电路流到反电极中,从而对负载做功。电子从反电极进入电解液,这样就完成了一个周期的循环。电池材料不同,电子的流动方向也不同(可能是由反电极经外电路流人光电极)。电池槽内电解液既     

CuInS_2、CuInSe_2及其固溶体作光阳极的光电化学太阳电池的研究

自1972年A.Fujishima和K.Honda报道了以n-TiO_2为光阳极,使水光电解为氢和氧之后,半导体光电化学电池(半导体液体结太阳电池)引起了人们的关注。半导体液体结太阳电池的特点是:成结容易,制作简单,晶格匹配和热膨胀问题小,可用多晶材料而效率降低不大。 制作液体结太阳电池应选择与阳光光谱相匹配的小禁带材料,并且这些材料的电子亲和势也要小。而且电解液应不腐蚀电极,并与电极能带相匹配,以提高效率及稳定性。影响     

钙钛矿型多晶薄膜太阳电池(3)

<正>2014年5月在国内钙钛矿太阳电池学术会上,武汉大学物理学院方国家小组报道,其研制的CH_3NH_3PbI_3-xCl_x钙钛矿电池效率达到16.02%[10]。钙钛矿电池与传统商业电池叠层已取得初步进展。美国加州斯坦福大学McGehee M小组报道,其研制的钙钛矿/CIGS叠层电池效率达到18.6%。他们的CIGS电池效率已达17%,叠层电池效率提高不多的原因,可能是由于钙钛矿电     

钙钛矿太阳电池载流子传输-复合模型研究

通过对所制备的钙钛矿太阳电池进行交流阻抗测试,比较钙钛矿电池载流子扩散长度、载流子寿命、内部电阻及电容等参数,得出在钙钛矿太阳电池中载流子在空穴传输层扩散的特征频率约为2μs~(-1),载流子传输过程快慢顺序依次为:载流子在空穴传输层的传输、钙钛矿薄膜中的传输。另外还得出载流子在钙钛矿薄膜中的复合阻抗是构成电池总阻抗的主要部分,其值远大于空穴传输层的阻抗,约为空穴传输层的15倍。     

钙钛矿太阳电池的原理及研究进展

介绍了钙钛矿太阳电池的标准结构及各主要组成部分的作用,并对钙钛矿太阳电池的工作原理和研究进展进行了说明,最后展望了钙钛矿太阳电池的未来发展方向。     

国产GaAs/Ge太阳电池在轨行为评价

研究了电子和质子辐照下国产GaAs/Ge太阳电池电学性能退化规律。结果表明:小于200keV质子辐照下国内外GaAs/Ge电池等效损伤系数明显不同,原因是国内外太阳电池结构参数的不同引起的。高能质子和电子辐照下,国内外电池等效损伤系数结果相近,和电池结构关系不大,这是由于高能质子和能够造成电池位移损伤的电子更容易穿透电池,在电池中产生均匀损伤。通过计算透过防护盖片后的带电粒子能谱对JPL(Jet Propulsion Labo-ratory)的等效注量法进行了改进,在地球同步轨道环境下评价了国产GaAs/Ge太阳电池的在轨行为。     

金属氧化物多层膜晶体硅太阳电池的背场研究

在n-Si与金属电极之间插入电子选择性材料Ca和Cs_2CO_3、LiF_x,可有效降低接触电阻和界面复合,该文研究Ca和Cs_2CO_3、LiF_x作为背场在氧化钨金属多层膜(WAW)/n-Si太阳电池中对电池性能和稳定性的影响。3种电子选择性材料中,2 nm的LiF_x对电池转换效率的提升最高,稳定性最好。对WAW/n-Si/LiF_x太阳电池R_s的各部分组成进行提取和分析,表明LiF_x/n-Si的接触电阻和LiF_x/Ag接触电阻仅占总串联电阻的0.2%,背场工艺得到最佳的优化。将LiF_x做为背场应用于氧化钒金属多层膜背接触晶体硅(MLBC)太阳电池中,达到19.02%的转换效率,而且用环氧树脂封装的MLBC太阳电池放置在空气中表现出极好的稳定性。     

电子传输层锂盐掺杂对Cs2AgBiBr6双钙钛矿太阳电池性能的影响研究

电子传输层是影响钙钛矿太阳电池性能的重要因素。常用的介孔二氧化钛(mp-TiO₂)电子传输层存在较多表面缺陷，电荷提取效率较低，复合几率高。利用双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(LiTFSI)对mp-TiO₂进行锂盐掺杂，并将其应用于Cs₂AgBiBr₆双钙钛矿太阳电池(下文简称为“Cs₂AgBiBr₆太阳电池”)中，以研究锂盐掺杂对Cs₂AgBiBr₆薄膜和Cs₂AgBiBr₆太阳电池性能的影响。研究结果表明：1)锂盐掺杂改善了Cs₂AgBiBr₆薄膜的结晶度，降低了其缺陷态密度，促进了电子传输层/钙钛矿界面处的电荷转移；2)掺杂的锂盐最优质量浓度为10 mg/mL，在该掺杂浓度下制备的Cs₂AgBiBr₆太阳电池的短路电流密度从1.92 mA/cm²提升到2.43m...     

临近空间环境对柔性薄膜太阳电池的影响研究

针对临近空间特有的紫外和臭氧(UV/O_3)综合环境,以柔性聚酰亚胺衬底非晶硅薄膜太阳电池为研究对象,通过设计紫外(UV)单因素和UV/O_3综合因素恒定加速试验,利用AM0电特性测试、光学透光率测试、扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)检测技术研究分析电池性能变化特征及引起变化的机理。研究结果表明柔性聚酰亚胺衬底非晶硅薄膜太阳电池在为期30 d的UV辐射(加速因子为2)以及UV/O_3综合环境(加速因子为5)作用下,电池转换效率明显下降,电池上表面最外层有机封装材料发生碳化分解,表面损伤严重。臭氧与紫外环境共存条件下,对电池的影响表现为协同作用和相互竞争机制。     

Carbon-based materials for advanced lithium-sulfur batteries

随着能源和环境问题的日益突出以及电子电动设备的迅猛发展,传统锂离子电池已经越来越难以满足人们对于高能量密度电池的需求.锂硫电池因其能量密度高,成本低以及无污染等优点,被认为是极有潜力的下一代高能量密度储能体系.然而由于锂硫电池中正极材料电子,离子电导率低,充放电过程中电极体积变化大,聚硫化物等中间产物的溶解和伴随的"穿梭效应"以及锂负极的使用所带来的锂枝晶等一系列问题,导致锂硫电池的循环寿命差,阻碍其产业化的应用发展.锂硫电池体系中碳质材料的引入可以提高材料导电性,缓冲体积变化,抑制聚硫化物穿梭,是提高其电化学性能的有效手段.本文综述了近年来最新的锂硫电池中碳质材料的应用研究进展,包括硫/碳复合物,柔性自支撑电池和碳质锂硫电池负极,分析了其对锂硫电池性能提升的作用机理,并展望了锂硫电池将来可能的发展方向.     

FAPbI_3量子点钝化实现高效MAPbI_3钙钛矿太阳能电池

新型钙钛矿太阳能电池由于其较高的光电转换效率,在便携式太阳能电池和柔性太阳能电池等特殊领域具有重要的应用,特别是在航海、航空以及户外。如何提高电池的光电转换效率是研究人员关注的重点,通过界面修饰降低钙钛矿太阳能电池器件界面间的缺陷态密度以提高载流子传输效率一直是钙钛矿太阳能电池领域的研究热点。文中通过引入FAPbI_3量子点从而对MAPbI_3薄膜表面进行钝化,测试表明:虽然量子点的引入对钙钛矿晶粒的大小并没有影响,但留存在钙钛矿薄膜表面的FAPbI_3量子点可以有效降低钙钛矿薄膜表面的缺陷态浓度,提高载流子寿命,从而提高器件的整体效率。同时引入量子点可以提高薄膜的疏水性,进而提高钙钛矿活性层对水分子侵蚀的抵抗能力,最终显著提高器件的稳定性。     

国际太阳能新闻

▲美国贝尔实验室的两名研究人员,演示了一台新型液体结太阳电池。据称,这一实验装置“是个了不起的进展”。在液体结电池中,两根电极(其中一根为半导体电极)浸没在一种溶液内,采用这种方法,最终可得到一些比固体结电池寿命长、价格低的太阳电池。贝尔实验室这种新型的太阳电池,光电转换效率已达11.5％,可与商用单晶硅太阳电池相媲美。最重要的是,它克     

CIGSeS薄膜太阳电池的H_2S硫化研究

采用H_2S硫化的方法制备铜铟镓硒硫(Cu(In_(1-x)Ga_x)(Se_(1-y)S_y)_2,CIGSeS)吸收层,研究硫化温度和时间对CIGSeS吸收层和电池性能的影响。结果表明,550～580℃硫化处理时,电池的开路电压得到有效提升,但硫化温度为600℃时,薄膜表面出现局部开裂现象,电池短路电流和效率严重下降。硫化处理可促进铜铟镓硒(Cu(In1-xGax)Se2,CIGSe)吸收层内Ga元素向表面扩散,Ga和S的共同作用可有效提高吸收层表面带隙和太阳电池的开路电压。最终,采用580℃硫化30 min条件下制备的太阳电池开路电压比硫化处理前提高约80 mV,填充因子提高约5%,最高效率为13.69%,有效面积效率为14.62%。而采用580℃硫化10 min后再降温硫化20 min的变温硫化工艺不仅可减少热预算,而且可制备出同580℃恒温硫化30 min时转换效率相当的太阳电池。