钙钛矿太阳能电池效率创新高

正用日益普及的廉价材料钙钛矿制成的一款太阳能电池将于明年上市。日前,物理学家组织网报道称,这种电池捕获太阳能的平均效率在20%左右。日前《自然·材料》杂志上的一篇论文,详细报告了美国加利福尼亚大学伯克利分校与劳伦斯伯克利国家实验室科学家们的新设计,其实现了18.4%~21.7%的平均稳态效率,以及26%的峰值效率。这些数字创造了钙钛矿太阳能电池的新记录。     

钙钛矿太阳能电池的研究进展

钙钛矿太阳能电池由纳米晶致密层、钙钛矿型光活性层CH₃NH₃PbX₃ (X= Cl、Br、I)、空穴传输层及对电极组成。其中光活性层吸光材料的种类及其成膜技术、空穴传输层材料类型及结构设计是影响钙钛矿太阳能电池光电性能的重要因素。本文结合钙钛矿太阳能电池近年来的最新研究进展, 对影响器件光电性能的关键因素: 光吸收层、空穴传输层、工艺参数以及结构设计等进行综述, 同时展望了钙钛矿太阳能电池未来的发展趋势。     

钙钛矿太阳能电池的研究进展

钙钛矿太阳能电池自2009年被提出以来取得了迅速的发展,其性能已超过了多晶硅太阳能电池。目前,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已达到20.8%。但是它面临着稳定性差的问题,这严重阻碍了其商业化进程。本文将总结近年来钙钛矿太阳能电池取得的部分研究进展和存在的问题,讨论提高钙钛矿太阳能电池光电转换效率和稳定性的途径,并对未来发展的方向进行了展望。     

大连化物所等平面型钙钛矿太阳能电池效率研究取得新进展

正最近,该团队利用乙二胺四乙酸(EDTA)与氧化锡络合,成功制备了一种性能优异的E-SnO_2电子传输材料,基于此材料的平面型钙钛矿太阳能电池的效率突破21.60%(认证效率达21.52%)。E-SnO_2电子传输材料较高的电子迁移率,以及合适的能级位置有效抑制了钙钛矿太阳能电池中离子迁移和正、负     

二维卤化物钙钛矿太阳能电池稳定性和效率的研究进展

为了实现绿色可持续发展,降低CO₂的排放量,大力发展和利用光伏等清洁能源技术已成为未来能源发展的新趋势。最近,以有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池为代表的新一代光伏电池具有成本低、轻薄、制造简单等特点,符合未来发展的需求而备受关注。有机-无机卤化物钙钛矿材料是带隙可调的直接带隙半导体,具有较低的激子结合能、较长的载流子寿命和扩散长度以及较高的缺陷容忍度等优点,目前该类电池器件最高效率已经超过25%。但材料自身的不稳定性以及对水、热、氧、紫外光等环境因素的敏感已经成为限制其进一步发展的首要问题。而二维卤化物钙钛矿以其超高的湿度稳定性引起了各国研究者的注意,然而二维卤化物钙矿电池的效率与传统三维卤化物钙钛矿电池相比,还存在较大的差距。因此,在保持其良好稳定性的前提下提升电池的效率,是二维钙钛矿电池研究面临的关键问题。本文主要围绕二维钙钛矿的结构和制备方法讨论,针对稳定性和效率问题展开了讨论,致力于为发展制备出高效、稳定的二维卤化物钙钛矿太阳能电池提供指导。     

钙钛矿太阳能电池的产业化:丝网印刷钙钛矿

<正>钙钛矿太阳能电池具有优异的光电性能和溶液可加工的特性,其光电转换效率已超过 25%^[1]。钙钛矿薄膜的制备方法包括旋涂法、刮刀涂布法、喷涂法、开槽印刷法以及喷墨印刷法^[2-3]。与其他薄膜制造技术相比,丝网印刷具备可灵活图案印刷、高生产率和低成本生产等优点。因此,丝网印刷技术被认为是钙钛矿太阳能电池产业化的理想技术^[4]。     

三菱太阳能电池破2项世界纪录

三菱公司宣布,最新研制的太阳能电池创了2项世界纪录,其中,15cm×15cm×200μm的多晶硅太阳能电池转换效率达到了19．3％,比原来的19．1％提高了2／1000;而其超薄15cm×15cm×100μm太阳能电池的转换效率也由原来的17．4％提高到18．1％。     

钙钛矿太阳能电池材料的研究进展

钙钛矿太阳能电池的研究在近5年内迅速发展,已经成为非常有活力的研究领域,在较短的时间内电池的效率得到了显著的提升。钙钛矿太阳能电池中钙钛矿材料的研究对于提高电池的效率有着重要的意义。本文综述了近年来在钙钛矿层制备方法、新材料的合成等方面存在的主要问题和研究进展。对各种制备方法的特点及改进优化进行了详细的介绍,并分析了新材料合成的必要性和所面临的问题。最后,指出了在降低钙钛矿毒性、大面积制备钙钛矿太阳能电池,以及降低成本等方面的研究前景,为今后高效、稳定的钙钛矿太阳能电池的研究提供方向。     

新型钙钛矿太阳能电池的研究进展

太阳能光伏发电是解决目前日益严重的能源与环境问题的一种有效手段,在最近几年里,新型钙钛矿太阳能电池得到迅猛发展,其最高光电转换效率已经达到20%,已成为可再生能源领域的研究热点之一。钙钛矿太阳能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能电池,具有能量转换高和成本低的优点且其核心光电转换材料具有廉价、容易制备的特点,因此获得了学术界的特别关注。首先总结了钙钛矿太阳能电池的结构与原理,然后综述了钙钛矿太阳电池在结构和材料方面的最新研究进展,特别是无铅钙钛矿太阳能电池的一些研究,最后分析了钙钛矿太阳能电池的发展趋势及发展中亟需解决的问题。     

钙钛矿太阳能电池的研究进展

作为一种新型清洁可再生能源,钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells,PSC)从发展至今已取得了重大的突破,成为研究的热点。主要介绍了钙钛矿太阳能电池的基本结构和工作原理及电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层的制备方法,以及在发展过程中所面临的技术问题,最后展望了钙钛矿太阳能电池未来的研究重点及发展前景。     

钙钛矿太阳能电池界面工程优化研究

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有高能量转换效率、低能耗和低成本等优点,但PSCs界面缺陷引起的非辐射复合严重阻碍了其光电转换性能提升。本研究通过降低氧化镍空穴传输层的粒径尺寸,提高粒径均匀性,实现了光生空穴在电池界面的高效传输;并通过优化钙钛矿薄膜的反溶剂作用时间提升结晶质量,降低界面非辐射复合,改善空穴传输层和钙钛矿的界面问题,使钙钛矿太阳能电池的能量转换效率(PCE)从10.11%提高到18.37%。开尔文探针力显微镜(KPFM)研究表明,界面优化后的钙钛矿薄膜在亮态下的表面接触电位差相比于暗态下增加了120.39 mV。采用压电力原子力显微镜(PFM)分析钙钛矿薄膜明暗态铁电性能,发现界面优化后的钙钛矿铁电极化变化微弱,说明优化界面有效降低了电池界面缺陷和迟滞效应。该研究结果表明,优化氧化镍空穴传输层,提高钙钛矿薄膜质量,减少了界面缺陷,降低了非辐射复合和电池迟滞效应,提高了钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。     

二氧化钛和石墨烯结合刷新太阳能电池转化率

正在2012年,佛罗里达大学的研究员发布了一篇报道称,他们将一层掺杂有三氟甲磺酰基-酰胺(TFSA)的石墨烯镀在硅晶片上,再使用这块硅晶片制成一个太阳能电池,这块太阳能电池的有效转化率可达到8.6%。现在另外一个团队称他们放弃使用硅材料,而是使用石墨烯材料制成了一个太阳能电池,该太阳能电池测得的有效转化率达到了15.6%,刷新了之前的记录。来自西班牙的海梅一世大学(Universitat Jaume I)     

钙钛矿太阳能电池中顶电极的研究进展

继硅基太阳能电池之后,又迅速崛起了一个有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells, PSCs),目前它认证的最高光电转换效率(photoelectric conversion efficiency, PCE)已经达到25.5%,被认为是最具有应用前景的新型太阳能电池,其中,顶电极是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分。主要阐述了顶电极材料的研究进展,综述了金属电极和碳电极的界面调控和改性处理,提出了金属电极和碳电极材料的优势与挑战,并对顶电极在低制造成本和长期稳定性的应用方向进行了展望。     

碳电极在钙钛矿太阳能电池中的研究进展

钙钛矿太阳能电池因具有成本低廉、制备工艺相对简单、光电转换效率高等优点而受到重点关注。为了进一步在较高的光电转换效率的基础上降低其成本,研究人员以碳替代贵金属作为电池的对电极,在不使用昂贵的空穴传输层情况下,将光电转化效率从6.64%提升到15.03%。根据碳电极在钙钛矿太阳能电池中应用的情况,介绍了碳电极的导电机理、组成结构、制备方法和应用技术,并对其应用前景进行了展望。     

钙钛矿太阳能电池:从高效率到稳定性

钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells,PSCs)由于制备工艺简单、价格便宜、转换效率高、可制备柔性器件等优点引起广泛关注。近年来,钙钛矿太阳能电池的转换效率不断被刷新,迅速实现了对多晶硅太阳能电池的超越,使其具有巨大的商业潜力。然而,稳定性成为阻碍钙钛矿太阳能电池商业化的一大问题。介绍了钙钛矿太阳能电池的结构,综述了钙钛矿太阳能电池所取得的研究进展,总结了获得高效率钙钛矿太阳能电池的方法,重点分析了提高钙钛矿太阳能电池稳定性的策略,并指出钙钛矿太阳能电池的发展方向。     

碳材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

钙钛矿太阳能电池具有材料成本低廉、生产工艺简单、光电转换效率高等优点,发展前景十分光明。碳材料因其价格低廉、高导电性、疏水性和化学稳定性等特点,被应用在钙钛矿太阳能电池的各个组成部分,用于提高电池性能和降低成本。本文根据应用在钙钛矿太阳能电池中的碳材料的维数进行分类,分别介绍了零维的C60、碳量子点和石墨烯量子点,一维的碳纳米管,二维的石墨烯及其衍生物、石墨炔和三维的石墨等在钙钛矿太阳能电池中的应用,对于将来实现钙钛矿太阳能电池的低成本商业化和大规模制造具有重要意义。     

钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势

有机无机杂化钙钛矿材料具有优异的光电特性,在光伏、显示和传感领域均获得了广泛关注。近年来,钙钛矿太阳能电池技术发展迅速,在效率提升和面积放大方面不断取得突破,但钙钛矿材料和器件的稳定性问题一直没能得到根本性的解决,严重制约了钙钛矿光伏器件的实用性能及商业化推广进程。钙钛矿太阳能电池的不稳定性来源于器件中钙钛矿层、电荷传输材料和电极材料的失效,失效原因主要包括光照、水分、温度和氧气等环境因素,因此深入理解各因素对钙钛矿太阳能电池稳定性的作用机理至关重要。此外,与晶硅和其他薄膜电池相比,钙钛矿太阳能电池在材料性能、器件结构等方面都有较大差别。目前晶硅电池和其他薄膜电池的稳定性评价方法和测试手段对钙钛矿太阳能电池不能完全适用,为了使不同机构间钙钛矿太阳能电池稳定性的测试结果可以对比,需要统一稳定性测试标准。本文总结了钙钛矿材料及光伏器件稳定性的影响因素,剖析了光照、水分、温度和氧气等环境因素对钙钛矿器件稳定性的作用机理,并对提升钙钛矿太阳能电池稳定性的方法进行了综述。最后分析了钙钛矿太阳能电池稳定性的评价方法和测试手段,并对钙钛矿太阳能电池的未来发展方向进行了预测,以期为钙钛矿太阳能电池商业...