SiON/SiO2复合膜层对太阳能电池阵板间电缆的表面改性及其耐空间环境性能

在空间站工作的太阳电池阵板间电缆上下表面为聚酰亚胺薄膜,在低轨运行时会受到原子氧的强烈侵蚀,需要采取措施对其进行保护。采用射频磁控溅射法在电缆表面制备了颗粒尺寸均匀、排列致密的SiO₂膜层。通过表征空间环境试验前后样品发现由于电缆表面的凸起颗粒等缺陷无法完全被SiO₂膜层覆盖,导致原子氧会对缺陷位置产生侵蚀作用。采用全氢聚硅氮烷溶液对板间电缆基底进行表面改性处理,制备的聚硅氧氮烷涂层（SiON）可以有效地覆盖电缆基底表面的凸起颗粒等缺陷,使得其上溅射的SiO₂膜层表面光滑平整。经原子氧暴露试验,SiON/SiO₂层内部没有受到其侵蚀作用,可以防止原子氧对电缆基底的破坏。经多次冷热循环试验,SiON/SiO₂复合膜层仍然具备良好的结构特性与结合性能。     

电化学阻抗谱测量与应用研究综述

电化学阻抗谱(EIS)是一种广泛应用的锂离子电池无损表征方法,其表征的阻抗是确定电池工作边界、评估性能和跟踪功能状态的关键之一,它已被广泛应用于锂离子电池的研究,可用于电池筛选、运维以及性能评估等各环节.综述了基于电化学阻抗谱的荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)估计的应用概况,并概述了电化学阻抗谱测量的频域和时域方法.总结了电化学阻抗谱在电池状态估计中的应用前景和挑战,展望了电化学阻抗谱应用的发展方向.     

大面积、高性能柔性GaInP/GaAs/InGaAs叠层太阳电池的制备（英文）

柔性高效Ⅲ-Ⅴ族多结太阳电池正在被开发、应用于无人机、可穿戴设备和空间能源等领域.采用MOCVD技术在Ga As衬底上制备太阳电池外延层,之后通过低温键合和外延层剥离方法将外延层转移到柔性衬底上.通过外延层剥离设备设计和大量参数优化实验,实现了GaAs太阳电池结构从四英寸砷化镓晶圆上的有效分离,且不产生缺陷并保持原有的性能.近期,在50μm聚酰亚胺薄膜上制备的30 cm~2大面积柔性GaInP/Ga As/InGaAs三结太阳电池实现了31. 5%的转换效率(AM0光谱),其中开路电压3. 01 V,短路电流密度16. 8 mA/cm~2,填充因子0. 845.由于采用了轻质的聚酰亚胺材料,所得到的柔性太阳电池面密度仅为168. 5 g/m~2,比功率高达2 530 W/kg.     

稀土元素上转换材料在钙钛矿太阳能电池中应用的研究进展

无机有机杂化钙钛矿太阳能电池被认为是最有发展前景的第三代光伏技术之一,经过短短几年时间的研究,钙钛矿太阳能电池现今的最高效率已经突破22%.随着钙钛矿太阳能电池的效率越来越接近理论效率,为了进一步提升电池效率,研究人员将目光投向了钙钛矿材料不能有效吸收的近红外波段.在本文中,我们回顾了近两年来将上转换材料与钙钛矿太阳能电池相结合的研究,将它们分成较为传统的方法和新型方法.传统的方法即是使用较为单一的NYF纳米颗粒对钙钛矿太阳能电池进行掺杂,利用稀土离子的上转换效应,吸收近红外光,扩宽钙钛矿的吸收范围,从而提升太阳能电池的性能;而新型的方法即是在传统的单一使用稀土离子的基础上,添加其他离子或者引入重掺杂半导体材料来进一步提升太阳能电池性能的方法,从实验结果看,这两种方法都取得了较好的结果.     

基于工业废料的Si/TiN/TiSi2多相复合锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

Si负极材料理论容量高,但其电子电导率低和脱嵌锂过程体积变化大易粉化,使其循环稳定性和倍率性能差以及高性能硅基锂离子电池负极材料成本高,这均妨碍了其大规模产业化应用.本研究提出以太阳能电池硅片切割废料Si粉和TiN粉为原材料,采用低成本的活性气体机械球磨法制备了一种高性能的Si/TiN/TiSi2多相复合负极储锂材料.研究发现,Si在H2气氛球磨过程中与部分TiN发生反应,原位生成了纳米尺度的TiSi2,TiN和新形成的TiSi2弥散于亚微米尺度的Si基体中.Si/TiN/TiSi2复合材料的电化学性能与TiN的添加量紧密相关.其中,物质的量比Si/0.2TiN的体系具有最佳的电化学性能,在300 mA·g-1电流密度下,其首次可逆容量为2394 mA·h·g-1,首次库伦效率达75.8％,经过200次循环后,容量仍保持1295 mA·h·g-1,保持率高达54％.在2.0 A·g-1电流密度下的可逆容量达到609 mA·h·g-1.机理分析表明:高导电的惰性相TiSi2和TiN弥散在Si基体中不仅有利于电极材料在充放电循环过程中的电子传输,且有效缓冲了Si在嵌脱锂过程的巨大体积变化.这是TiN添加改善硅基复合负极材料电化学性能的主要原因.     

Na3Zr2Si2PO12固态电解质研究进展

钠离子电池具有资源丰富、能量密度高等优点,使用固态电解质的固态钠电池兼具高安全性成为研究热点。固态电解质是超离子导体,是固态电池关键材料。Na₃Zr₂Si₂PO₁₂是钠超离子导体（NASICON）中最具代表性的固态电解质材料。总结了Na₃Zr₂Si₂PO₁₂材料的结构、离子传输机制及其相互关系,旨在从机理上理解Na₃Zr₂Si₂PO₁₂固态电解质中钠离子传输性能;总结了主要制备方法,指出了不同方法的优缺点;在提升离子电导率方面,对合成工艺、掺杂、界面因素进行了总结,力求归纳和探索合成高性能钠离子固态电解质的途径。     

全固态薄膜锂电池研究进展

同锂离子电池相比,全固态锂电池不仅安全性好,而且在提高比能量、比功率密度以及循环性能方面也有更大的空间,从而得到广泛关注。在现有全固态锂电池中全固态薄膜锂电池（TFB）的制备工艺成熟,电池性能优异,已率先实现了商品化生产。同传统的锂离子电池不同,TFB的主要制备方法是物理成膜形成致密正极、电解质和负极薄膜,各层薄膜采用原位叠加方式形成。本文总结了近十年来TFB的研究工作,力图囊括全固态薄膜电池的完整制备过程以及各制备环节的技术进展和存在的科学技术问题。本文首先分述了固态电解质薄膜、正极薄膜、负极薄膜等三个主要构成部分的研究进展和关键问题,在此基础上,归纳了电极/电解质界面的设计、制备以及TFB制备过程及其关键问题和技术的研究进展,最后还介绍了基底、集流体、封装三个辅助部分的制备过程以及最近报道的新型特殊结构TFB。