半透明钙钛矿太阳能电池关键技术及其应用

光伏发电技术的发展对于我国实现“双碳”目标和构建以新能源为主体的新型电力系统起到重要作用。虽然目前市场主流的晶硅光伏器件规模大、技术成熟,但是它也存在制备工艺复杂、成本高、应用场景有限等问题。半透明钙钛矿太阳能电池技术的开发与应用可以大幅度拓宽光伏发电的应用场景、提高光电转换效率,是新一代太阳能光伏发电技术的典型代表。该文首先阐述钙钛矿材料和半透明钙钛矿太阳能电池的基本特点;接着,从钙钛矿薄膜制备和透明电极开发的维度,总结半透明钙钛矿太阳能电池的关键技术;之后,对半透明钙钛矿太阳能电池在叠层光伏器件和温室农业光伏中的应用展开分析与讨论,并对其在新型电力系统中的作用进行展望。     

用新方法加工制造钙钛矿太阳能电池的综合效率达20.3%

正美国斯坦福大学和英国牛津大学的研究团队用1种新方法加工制造钙钛矿太阳能电池,使其光电转换效率达20.3%,接近传统的硅基太阳能电池,但成本便宜很多。钙钛矿材料是指1类陶瓷氧化物,因类似结构最早在天然钙钛矿中被发现而得名。用钙钛矿材料可以制成太阳能电池,光电转换效率较高,近年来科学界一直看好其前景。但因其存在性能不稳定、易衰减等缺陷,一直没有成熟的产品。研     

氧化钛可让钙钛矿太阳能电池达到16.8%的效率

<正>日本金泽大学(Kanazawa University)的科学家们正在试验通过使用两种特殊的氧化钛——锐钛矿和板钛矿——来提升钙钛矿型太阳能电池的性能。研究人员声称,通过在锐钛矿层上施加一层由水溶性板钛矿纳米颗粒制成的板钛矿,已经使一个钙钛矿型电池达到了16.82%的转化效率。他们表示,这一方法可以提高电子从电池中心到电极的传输,同时也可防止电荷在钙钛矿材料和电子传输层间的边界处复合。这两种效应均能使钙钛矿型电池获得更高的转换效率。     

我国科学家在锡基钙钛矿太阳能电池方面取得重要进展

正太阳能电池是一种把光能转换成电能的装置,光电转化效率的高低是衡量其性能的重要指标之一。与传统硅基太阳能电池相比,钙钛矿太阳能电池因其效率较高、成本较低而成为研究热点。目前钙钛矿太阳能电池材料大多基于重金属铅的铅基钙钛矿,带来的环境问题限制了其进一步应用;而锡基钙钛矿具有无毒、高     

华理新型太阳能电池研究获新进展

正华东理工大学材料学院清洁能源材料与器件课题组在钙钛矿太阳能电池器件稳定性方面取得的最新研究进展。有机—无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在短短几年间已突破22%。然而,钙钛矿材料稳定性较差,这极大地制约大规模商业化发展。尤其在潮湿环境中,钙钛矿材料会与空气中的水分子发生化学反应,导致太阳能电池器件性能迅速衰减。因此,如何提高钙钛矿材料的稳定性是该领域面临的重要挑战。     

双光子上转换太阳能电池的理论效率达63%

正神户大学(日本神户)的研究人员提出了一种新的太阳能电池结构,其使用双光子上转换来实现高于50%的理论转换效率。第一种原型的实验验证了上转换确实发生了。新结构能够吸收太阳光的长波长光谱分量,该分量的能量低于半导体的带隙,并且通常会透过光伏电池并且损失掉。传统单结太阳能电池转换效率的上限约为30%,这意味着入射太阳光的大部分能量不被太阳能电池所吸收,多余的光子能量不是透过太阳能电池就是变成热量。目前世界上最高的太阳能电池效率为46%,是通过四联电池实现     

钙钛矿太阳电池研发进展

正1引言钙钛矿太阳电池是以具有钙钛矿结构的有机-金属卤化物等作为核心光吸收、光电转换、光生载流子输运材料的太阳电池。该电池不仅具有较高的能量转换效率,而且其核心光电转换材料具有廉价、容易制备的特点,这为其大规模、低成本制造提供了可能。而且,该电池还可以制备在柔性衬底上,便于应用在各种柔性电子产品中,例如可穿戴电子设备、军用帐篷等。此外,该电池不需要液体电解质,不用担心漏液问题;其核心光电转换材料是有机-无机杂化材料,具     

22.1%! 韩国科学家刷新钙钛矿太阳能电池转化效率记录

正通过改进钙钛矿太阳能电池金属卤化物吸光材料的制造方法,韩国科学家使这种类型太阳能电池的能量转化效率达到22.1%,而此前这类电池转化效率的最高纪录是20.1%。钙钛矿太阳能电池的吸光材料通常采用铅或镍的卤化物,因其晶体结构与钙钛矿类似而得名。这类吸光材料光电性能优良、制造成本较低,     

我国高校钙钛矿太阳能电池研究取得新进展

正日前,北京理工大学陈棋教授课题组与北京大学周欢萍教授课题组关于钙钛矿太阳能电池的联合研究成果已于《先进材料》上发表。据介绍,研究人员通过在钙钛矿前驱体溶液中引入已经商业化的廉价甲胺乙醇溶液作为添加剂,制备出高品质钙钛矿薄膜(厚度达到600 nm以上)和相关器件。实验发现:甲胺乙醇溶液的引入能有效抑制碘单质的生成,避免其对器件性能     

光伏电池电气性能的评测

0引言来自于日光的电能是真正“绿色”和廉价的能源,但是需要基于光伏(PV)电池和存储设备(例如电池)的能量转换系统.PV或太阳能电池在户外照明领域,甚至在全家用和工业领域的应用越来越广泛;它们可以采用与半导体器件制造相同的工艺进行制作.太阳能电池的功能非常简单:吸收太阳光的光子并释放出电子.当在太阳能电池上连接负载时,就会产生电流[1].     

半透明钙钛矿电池电/热复合系统仿真分析

钙钛矿太阳电池因其高转换效率、低成本被认为是最有潜力的光伏发电技术。设计了基于半透明钙钛矿电池电/热(PV/CT)复合系统,利用半透明钙钛矿太阳电池(ST-PSCs)实现太阳能高效低成本转化以及主动分频功能;同时,利用真空管集热技术高效回收电池无法利用的能量,实现光热综合利用。建立半透明钙钛矿太阳电池性能仿真模型和集热系统仿真模型。对影响系统性能的电池结构参数、聚光倍数等因素进行仔细分析。结果显示:标准光照条件下(AM1.5),吸收层厚度为200 nm时,半透明钙钛矿电池的平均透过率为42%,太阳能光电转换效率为15.7%,热效率为39.6%,其综合效率可达55%,该系统可大幅提高太阳能综合利用效率。     

30天效率衰减低于20% 太阳能电池器件稳定性获新突破

正来源:中国科学报华东理工大学材料学院清洁能源材料与器件课题组在钙钛矿太阳能电池器件稳定性方面获得最新研究成果,相关研究论文日前在线发表于《先进能源材料》。通常,钙钛矿材料稳定性较差,这极大地制约了其大规模商业化发展。尤其在潮湿环境中,钙钛矿材料会与空气中的水分子发生化学反应,导致太阳能电池器件性能迅速衰减。因此,如何提高钙钛矿材料的稳定性是该领域面临的重要挑战。     

CuO_x空穴传输层用于钙钛矿太阳能电池

在氧化铟锡(ITO)玻璃导电基底上,通过电化学沉积制备CuO_x薄膜。产物的最高已占轨道(HOMO)能级和最低未占轨道(LUMO)能级分别是-5.31 eV和-3.30 eV,与钙钛矿CH_3NH_3PbI_3的能级匹配。将产物作为空穴传输层,采用反向平面结构:ITO/CuO_x/CH_3NH_3PbI_3/C_(60)/2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉(BCP)/Ag制作钙钛矿太阳能电池,获得最高13.0%的光电转换效率,其中开路电压为0.99 V,短路电流密度为20.2 m A/cm~2,填充因子为65%。     

醋酸甲胺对钙钛矿太阳能电池性能的影响

使用双面钝化潜力的添加剂醋酸甲胺（MAAc）对碳基全印刷介观钙钛矿太阳能电池（PMPSCs）进行改性。二氧化钛（TiO₂）/钙钛矿界面处缺陷导致的非辐射复合得到抑制,电荷传输改善,光生电荷提取效率提高,表明钙钛矿表面的缺陷被成功钝化。由于电荷提取促进与缺陷钝化的协同效应,MAAc改性后,电池最高能量转换效率（PCE）提升到15.61%,在湿度为60%±10%的空气环境中保存55 d,仍保持初始PCE的90%。     

钙钛矿太阳能电池光电转换效率已达16.1%

正大连理工大学副教授杨希川和博士研究生张福国近日研发的低成本、高效率新型钙钛矿太阳能电池展示出优异的稳定性,通过了室内1000小时的光照稳定性测试,为钙钛矿太阳能电池走向产业化解决了很多关键性难题。成果发表于《纳米—能源》。钙钛矿电池具有成本低廉、工艺简单(适用于各种产业化技术,包括溶液操作、卷对卷加工、热蒸镀等)     

基于ARM的独立型光伏充电系统研究

光伏系统目前的主要问题是电池的转换效率低且价格昂贵,因此如何在现有的光电转换技术的基础上,进一步提高太阳能电池的转换效率,充分利用光伏阵列所转换的能量,一直是光伏系统研究的重要方向。本文从太阳能电池的特性出发,对于如何提高太阳能电池的能量转换效率,进行了有益的探讨,设计了基于ARM的储能型独立光伏发电系统的软硬件部分。主要包括电源模块、信号采集模块、A/D模块、PWM驱动模块。在总结分析已有的蓄电池充电方法的前提下,针对光伏系统提出了一种结合MPPT和蓄电池充电的优化控制策略,并对实验数据进行了分析。     

最新研究提升太阳能电池性能

<正>针对单组分有机太阳能电池中共轭材料种类少、凝聚态结构调控困难、能量转换效率低等问题,一个中外联合研究组最近取得新的突破。他们合成了一种新型双缆共轭聚合物,作为吸光层应用于单组分有机太阳能电池中,获得了6.3%的能量转换效率,这是目前单组分有机太阳能电池的最高效率。相关论文近日刊登于《焦耳》。据课题组负责人、中国科学院化学研究所、北京化工大学教授李韦伟介绍,该聚合物包含给体主链     

美国研制出环保型钙钛矿太阳能电池

美国西北大学的科学家研制出了环保型钙钛矿太阳能电池．其用锡钙钛矿代替铅（有毒）钙钛矿作为捕获太阳光的设备。新型太阳能电池不仅绿色、高效，且成本低廉，可以使用简单的“实验台”化学方法制造。不需要昂贵的设备或危险材料。该研究发表在2014年5月5日出版的《自然·光子学》杂志上。     

PVP辅助制备NiO薄膜及其钙钛矿太阳电池性能

采用NiO薄膜作为空穴传输层,PCBM作为电子传输层,制备了电池结构为ITO/NiO/CH3NH3Pb I3/PCBM/Ag的钙钛矿太阳电池。研究了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)含量对NiO薄膜的结构、形貌、光学性能的影响,进而考察了其对NiO基钙钛矿太阳电池性能的影响。研究表明:添加PVP一方面会导致NiO薄膜的形貌起伏,另一方面会使薄膜的透光率下降,这两个因素分别对电池性能起到正反两方面的作用。比较而言,NiO薄膜结构起伏可以有效增加钙钛矿薄膜的覆盖率和成膜质量,对提高电池整体性能的影响较大。当PVP含量为1.0%(原子分数)时,电池性能最优,开路电压和短路电流分别提高了14%和77%,使得转换效率提高了108%,达到3.61%。     

转换效率有望超过30%! 英美大学开发串联型钙钛矿太阳能电池

正美国斯坦福大学与英国牛津大学的研究人员宣布,利用涂布技术制作的串联型钙钛矿太阳能电池实现了20.3%的高转换效率,并且具备高耐久性。并预计将来转换效率有望超过30%。论文已发表在学术杂志《科学》上。串联型太阳能电池,是以两层太阳能电池更有效地利用太阳光,以提高转换效率的技术。具体来说,第一层主要吸收太阳光中波长稍短的光和紫外线,第二层吸收波长稍长的光和红外