《科学家研发薄膜 可防止过氧化物太阳能电池有毒铅渗出》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-12-02
  • 在提高太阳光转换为电能方面,过氧化物固然存在非常多的优势,但想要大规模的商用仍需要克服诸多挑战。其中一项就是过氧化物中存在有毒铅,当电池损坏的时候会有渗出的风险。近日来自北伊利诺伊大学(NIU)和国家可再生能源实验室的科研团队开发了类似于苏格兰胶带的薄膜,可以吸收这种泄漏。

    团队的目标就是推动过氧化物太阳能电池的商用。虽然它的光电转换效率得到了认可,但是该物质还有有毒的铅。意味着如果电池板被损坏,元素泄漏出来,它们就有可能对环境和人类健康产生毒性。

    将铅换成替代品是科学家们可能能够解决这个问题的一种方式,2018年的一个有趣的例子是用钛代替。然而,这项新研究的作者提出的解决方案的中心思想是保留铅,但在它进入土壤或食物链之前将其捕获,例如,如果面板遭受破坏。

    这种透明的胶带由太阳能乙烯-醋酸乙烯(EVA)薄膜和预层的吸铅材料组成,可以应用于过氧化物太阳能电池的两面,作为标准制造过程的一部分将其封装起来。研究人员说,他们的新型吸铅膜可以作为标准制造工艺的一部分应用于包晶石太阳能电池。

  • 原文来源:http://www.nengyuanjie.net/article/52199.html
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    • 编译者:guokm
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    • 美国洛斯阿拉莫斯国家实验室2021年3月18日在Joule杂志上发文称,一种使用硫醇添加剂的新浸渍工艺可以制造出高性能的过氧化物太阳能电池。该方法成本低廉,非常适合扩大到商业生产。 相关研究人员表示,一种新的、更简单的制造稳定的过氧化物太阳能电池的解决方案,克服了这一前景广阔的可再生能源技术大规模生产和商业化的关键瓶颈,而这一技术在过去十多年里一直遥不可及,现在研究人员的工作为在不久的将来低成本、高通量的大规模太阳能组件商业化生产铺平了道路。 研究人员能够通过两个微型模块来证明这种方法,它们达到了将太阳光转化为电能的冠军水平,并大大延长了工作寿命。由于这种工艺简单且成本低,我们相信它很容易适应工业环境中的可扩展制造。几十年来,过氧化物光伏被视为市场上熟悉的硅基光伏一个可行的竞争者,在过去十年中一直是一项备受期待的新兴技术。由于缺乏解决该领域宏大挑战的方案,商业化一直受阻,将高效率的过氧化硅太阳能电池模块的生产从工作台扩大到工厂车间。 该团队与国立台湾大学(NTU)的研究人员合作,发明了一种一步旋涂法,通过在过氧化物前体中引入磺烷作为添加剂,或通过化学反应生成过氧化物晶体的液体材料。与其他制造方法一样,然后将该晶体沉积在基底上。 新工艺使该团队能够生产出高产、大面积的光伏器件,高效地从太阳光中创造电力。这些过氧化物太阳能电池的工作寿命也很长。通过简单的浸渍方法,该团队能够在两个迷你模块中沉积出覆盖大面积有效面积的均匀、高质量的过氧化物晶体薄膜,其中一个约16平方厘米,另一个近37平方厘米。在整个光伏组件的面积上制造均匀的薄膜对器件性能至关重要。 研究人员拿出迷你模块的功率转换效率分别达到17.58%和16.06%,是目前报道的最高水平。功率转换效率是衡量太阳光转化为电能的效率。对于其他过氧化物制造方法来说,工业化规模制造的主要障碍之一是其狭窄的加工窗口,即薄膜可以在基底上铺设的时间。为了得到均匀的结晶薄膜,并与下面的层很好地结合,沉积过程必须严格控制在几秒钟内。 在过氧化物前驱体中使用磺烷可将处理窗口从9秒延长到90秒,在大面积上形成高结晶、紧凑的层,同时对处理条件的依赖性较小。磺烷法可以很容易地适应现有的工业制造技术,这有助于为商业化铺平道路。 过氧化物是任何具有与矿物过氧化物相似的特殊晶体结构材料。过氧化物可以被设计和制造成极薄的薄膜,这使得它们在太阳能光伏电池中非常有用。
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    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-11-18
    • 工程师们已经开发出一种新的太阳能电池,其电压和效率在同类产品中都是创纪录的。这种全过氧化物串联太阳能电池使用了两层过氧化物,可以利用不同波长的光,再加上一种特殊的表面处理,可以减少能量的浪费。在光伏领域,过氧化物酶是一种特别有前途的材料,正在向硅的王位发起冲击。它不仅在吸收阳光能量方面表现出色,而且更薄、更轻、更灵活,制造起来也更容易和更便宜。 从效率上看,过氧化物燃料电池的运用比例在十年多一点的时间里急剧上升,从2009年的4%以下上升到2021年的25%以上,以至于现在可以与硅基太阳能电池匹敌。在所谓的串联电池中,它的效果甚至更好,在这种电池中,多层材料被堆叠在一起,以收集来自太阳的不同波长的光。例如,Perovskit-硅串联太阳能电池最近超过了30%的效率里程碑。 在这项新的研究中,一个来自多伦多大学的工程师团队创造并测试了一个全过氧化物串联太阳能电池。一个太阳能电池怎么可能是全过氧化物而仍然是串联的呢?这是因为该材料的厚度和化学成分可以被调整,使其能够利用太阳光谱的不同部分,因此两种不同的材料可以结合在一个设备中。 "在我们的电池结构中,顶部的过氧化物层有一个更宽的带隙,它在光谱的紫外线部分以及一些可见光中吸收良好,"该研究的共同牵头人李崇文说。"底层有一个狭窄的带隙,它更多地被调整到光谱的红外部分。在这两者之间,我们可以实现覆盖比用硅材料吸收更多的光谱。" 使用这种设计,该团队报告说,一个尺寸为1平方厘米(0.15英寸)的太阳能电池的最大效率为27.4%,这将是这种类型的电池的新纪录,并且对于任何类型的太阳能电池来说都令人印象深刻。然而,该团队并没有声称自己是冠军,因为美国国家能源局之前的独立认证记录了26.3%的效率,而全过氧化物串联太阳能电池比目前的官方纪录保持者仅差0.1%。 该电池确实在其电压表现方面取得了新的纪录。该团队测量的开路电压为2.19伏,是所有全过氧化物串联太阳能电池中最高的。 这两个令人印象深刻的数据都是由于在过氧化物吸光层和携带电子的层之间的界面上进行了调整。研究小组发现,电场在整个过氧化物的表面并不一致,这意味着一些电子会流失到电路中。因此,研究小组添加了一层被称为1,3-丙二铵(PDA)的薄涂层,它使表面的电荷分布更均匀。 该团队表示,未来的工作将集中在通过使电池更稳定、增加电流和扩大电池的尺寸来提高太阳能电池的效率。