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《柔性串联太阳能电池效率达24.6%并可承受3000次弯曲》

  • 来源专题：能源情报网监测服务平台
  • 编译者： 郭楷模
  • 发布时间：2025-04-28

  • 中国科学家找到了一种方法，通过增强电池顶层与底层的粘附性，使柔性串联太阳能电池更加高效和耐用。铜铟镓硒(CIGS)是一种商业半导体，以其出色的可调带隙、强光吸收、低温敏感性和卓越的操作稳定性而闻名，使其成为下一代串联太阳能电池底部电池使用的有希望的候选材料。

    柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池将顶层钙钛矿(一种能够高效将阳光转化为电能的材料)与底层CIGS结合在一起。因此，这种叠层电池在光伏领域的轻量化、高效应用方面拥有巨大潜力。

    然而，CIGS表面粗糙，难以在其上制作出高质量的钙钛矿顶部电池，从而限制了这些串联电池的商业化前景。

    在《自然能源》杂志发表的一项研究中，中国科学院宁波材料技术与工程研究所叶继春教授领导的研究小组开发了一种创新的反溶剂接种策略，以提高钙钛矿顶电池在粗糙表面上的性能。

    科学家将自组装单层(SAM)的吸附和溶解过程分离，同时整合钙钛矿接种。

    他们利用高极性溶剂防止自组装膜 (SAM) 在溶解过程中聚集，同时以低极性溶剂作为抗溶剂，促进吸附过程中致密自组装膜 (SAM) 的形成。此外，预混种子层改善了钙钛矿的润湿性和结晶性，确保其与基底牢固结合。

    凭借这些创新技术，该团队成功制备出1.09平方厘米的柔性单片钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池。与顶级刚性太阳能电池相比，该器件实现了高达24.6%的稳定效率(认证效率为23.8%)，这是迄今为止柔性薄膜太阳能电池的最高效率之一。

    经过 320 小时的运行和 3,000 次半径为 1 厘米的弯曲循环后，该设备仍保留了其初始效率的 90% 以上，表现出卓越的机械耐久性和长期稳定性。

    这一成果为开发成本低、高性能的柔性串联太阳能电池奠定了基础，推动了串联太阳能电池技术的商业化应用。

  • 原文来源：https://www.nengyuanjie.net/article/113566.html
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    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2022-04-27
    • 近日，《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)以“Realizing 17.5% Efficiency Flexible Organic Solar Cellsvia Atomic-Level Chemical Welding of Silver Nanowire Electrodes”为题（DOI:10.1021/jacs.2c01503），在线报道了苏州大学李耀文教授在可印刷银纳米线柔性透明电极（FTE）可控生长及高效柔性有机太阳能电池（FOSCs）构筑取得的重要研究进展。 近年来，FOSCs因其质量轻、可溶液加工、具有可弯曲性等优点引起了科研工作者的广泛关注，并获得了飞速发展。然而，FOSCs的效率较基于玻璃基底制备的刚性电池仍有较大差距，主要原因是基于塑料基底制备的柔性透明电极在面电阻、透过率及可加工性等方面受到了局限。银纳米线（AgNWs）作为新一代高导电率、高透过率、耐弯折的材料已被广泛的应用于柔性电子设备的柔性电极中。但是由于溶液加工的AgNWs之间较差的接触以及与基底之间较弱的粘附力，使得FTE通常表现出较高的粗糙度和较差的导电及机械性能，严重影响了FOSCs的器件性能。基于此，苏州大学李耀文教授等人针对上述问题，提出了“可控还原—化学焊接”策略，通过向银纳米线溶液中引入具有还原性的离子液体（图1a）和硝酸银并与嵌有银纳米线（Em-Ag）的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底相结合，使被还原的银以孪晶生长方式焊接在AgNWs的结点，实现AgNWs和还原银之间原子级接触。这有助于在不牺牲光学透过率的情况下增强AgNWs的物理/电学接触，提高FTE的机械性能和导电性能。基于该FTE制备的FOSCs实现了效率的大幅度提升，以PM6:BTP-eC9:PC71BM为活性层的小面积器件（0.062 cm2）效率达到了17.52%。重要的是，这种FTE的制备方法适用于大尺寸印刷，采用刮涂方法制备的1 cm2 FOSCs的PCE高达15.82%。 图1. （a）离子液体的结构式;（b-c）不同反应时间析出物的照片和XRD谱图，其中*和#分别为AgCl和Ag的特征峰;（d） PET/Em-Ag/AgNWs-IL FTE的SEM图像：白色框表示部分嵌入在PET衬底上的AgNWs，黄色框表示在AgNWs的结点处形成的颗粒 图2 （a）AgNWs结点FIB切割过程示意图；（b）AgNW结点的透射电镜剖面图和（c）EDS图谱;（d）图2b中标记区域1的透射电镜截面放大图像;（e）左:图2b中标记区域2的透射电镜截面放大图像;右:所选区域的HR-TEM图像 图3.（a）制备AgNWs FTE流程示意图；（b）Em-Ag/AgNWs-IL FTE(不含衬底)在不同浓度离子液体时的方块电阻、电导率和（c）透过光谱。附图: FTE在10 cm × 10 cm尺度下的照片；（d）FTE的FoM值 图4. （a）FOSCs结构示意图以及给体PM6与受体Y6、BTP-eC9和PC71BM的分子结构；（b）小面积FOSCs的J-V曲线；（c）大面积柔性透明电极透过率及面电阻均一性；（d）1cm2 FOSCs的J-V曲线；（e）FOSCs效率统计分布图 图5.（a）PET/Em-Ag/AgNWs和PET/Em-Ag/AgNWs-ILFTE的方块电阻随弯曲次数增加的变化趋势。插图:弯曲试验示意图；（b）PET/Em-Ag/AgNWs和PET/Em-Ag/AgNWs-IL FTE在剥离力作用下方块电阻的变化。插图:剥离试验示意图；（c）0.062-cm2 FOSCs经过6000次弯曲之后的PCE衰减；（d）0.062-cm2 FOSCs在1200次不同弯曲半径下弯曲循环后的相对PCE衰减；（e）1-cm2 FOSCs经过6000次弯曲的PCE衰减过程。插图: FOSCs在弯曲时的照片 综上所述，该工作在AgNWs结点实现了Ag+的可控还原，银纳米线与被还原银颗粒之间获得了原子级别的物理接触，在银纳米线间形成了“银纳米线—还原银—银纳米线”导电通道，制备的FTE同时具有高的电导率和透光率。相关研究工作对于推动高性能银纳米线电极的商业化有重要的意义，并有望进一步促进高性能、大面积柔性光电器件的发展。
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  • 《新加坡国立大学开发太阳能电池技术 使功率转换效率达到23.6%》
    • 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：2022-01-25
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