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《研制新一代高效太阳能热吸收剂》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： Lightfeng
  • 发布时间：2016-06-20

  • 来自布里斯托尔和埃克塞特的大学的研究人员们，正在开发新一代低成本、高效率的太阳能电池。这种结构是世界上第一批使用三层碳层的metasurface吸收剂中的一例。

    这种电池将被用于太阳能热能应用，并有可能达到比简单的黑色表面更高的温度，因为它可以最大限度地减少热辐射的排放量。

    metasurface已经发展成为联合项目的一部分，这个项目是由来自布里斯托尔电气与电子工程系和物理与化学学院的Neil Fox博士领导。它的目的是开发基于金刚石太阳能热装置，它利用太阳光获得足够热的表面，使它们直接发射电子到真空中。如果这些电子被收集在一个冷却的阳极，电能预测可以产生比使用传统的硅太阳能电池要高得多的效率。

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    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2019-07-29
    • 由KU Leuven首次领导的一项研究首次解释了一种有前景的钙钛矿 - 人造晶体可将阳光转化为电能 - 如何得以稳定。结果，晶体变黑，使它们能够吸收太阳光。这对于能够在易于制造且高效的新太阳能电池板中使用它们是必要的。该研究发表在“科学”杂志上。 钙钛矿是具有许多应用的半导体材料。他们在收获太阳能方面表现出特别的希望目前，大多数太阳能电池由硅晶体制成，硅晶体是一种相对简单有效的材料，可用于此目的。然而，基于钙钛矿的器件提供比硅更高的转换效率。唯一的问题是：一些最有希望的钙钛矿，即三碘化铅（CsPbI3），在室温下非常不稳定。在这些条件下，它们具有黄色，因为晶体中的原子不形成钙钛矿结构。为了使晶体有效地吸收阳光并将其转化为电能，它们应该处于黑色的钙钛矿状态 - 并保持这种状态。 “硅形成一种非常坚固的刚性晶体。如果按压它，它就不会改变它的形状。另一方面，钙钛矿更柔软，更具延展性，”KU鲁汶膜中心的Julian Steele博士解释说。可持续解决方案的分离，吸附，催化和光谱学（cMACS）。 “我们可以在各种实验室条件下稳定它们，但在室温下，黑色钙钛矿原子确实需要重新洗牌，改变结构，最终将晶体变成黄色。” 斯蒂尔与国际科学家团队一起发现，通过将钙钛矿太阳能电池的薄膜粘合到一块玻璃上，细胞可以获得并保持其所需的黑色状态。将薄膜加热至330摄氏度的温度，使钙钛矿膨胀并粘附在玻璃上。加热后，将薄膜快速冷却至室温。这个过程固定晶体中的原子，限制它们的运动，使它们保持所需的黑色形状。 “有三个支柱决定了太阳能电池的质量：价格，稳定性和性能。钙钛矿在性能和价格方面得分很高，但它们的稳定性仍然是一个主要问题，”斯蒂尔说。几年来，科学家们已经观察到钙钛矿可以在加热后保持黑度，但目前还不清楚为什么。 “在我们的研究中，我们选择了CsPbI3，因为它的性能非常高，”Steel解释道。 “此外，它是最不稳定的钙钛矿类型之一，这意味着它对我们描述的方法很敏感，应该转化为其他不稳定的钙钛矿。” 该研究中使用的大部分数据都是在欧洲同步辐射装置收集的。为了理解分子尺度上的实验观察，根特大学分子模拟中心（CMM）的同事通过理论模拟钙钛矿的黑色和黄色相来支持这一发现。计算结果对于合理化将黑相固定在玻璃基板上作为薄膜时的稳定性是必要的。 尽管存在假设，但如何完全结合仍然是个谜。 “通常情况下，我们会选择具有原子分辨率的显微镜并直接看一下。然而，这对于钙钛矿来说是不可能的，因为它们很难用这种高分辨率成像仪器观察，因为它们非常柔软并且容易在下面分离。普通探头能量相对较高。“ ——文章发布于2019年7月26日
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  • 《新一代太阳能科技成功度过尴尬期》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2020-10-29
    • 虽然钙钛矿材料在过去的十年中发展迅速，但仍存在一些阻碍其广泛应用的问题——如：光诱导相分离。在这种情况下，光照会破坏卤化物钙钛矿中“精心配比”的元素组成，从而导致材料带隙失稳及光波干扰，影响电荷载体传导并降低器件效率。 《自然•材料》杂志当地时间10月19日报道，澳大利亚莫纳什大学、澳大利亚研究理事会(ARC)激子科学卓越中心和悉尼大学的研究人员发现了抑制光诱导相分离的方法：用高强度光抵消低强度光造成的破坏。借助这种方法，研究人员能够实现材料带隙的主动控制。 单一混合卤化物钙钛矿晶体的扫描共聚焦显微镜图片显示，发射光包括混合(绿色)和分离(红色)区域。荧光图像同时记录下了两个单独的波长区域。左图为540~570 nm处的荧光发射，右图为660~690 nm处的荧光发射。 金属卤化物钙钛矿是一类重要的有机-无机杂化材料。这类材料为高效太阳能光伏发电、光发射装置和快速X射线探测器的制造提供了廉价、灵活的选择。 墨尔本大学的Christopher Hall博士和莫纳什大学的Wenxin Mao博士无意中发现了这一方法。在悉尼大学Stefano Bernardi博士的协助下，Christopher等通过计算建模更好地理解了该方案。 Stefano解释说：“我们发现，当激发强度增加时，离子晶格中的局部应变(造成分离的根本原因)开始融合，然后局部形变就消失了。在一个正常的晴天，光照强度不高，这时局部形变依然存在。但如果你利用太阳能聚光器将激发波长提高到阈值以上，分离现象就消失了。” 这一发现对于太阳能电池意义重大——研究人员现在能够保证卤化物钙钛矿材料的元素组成不被破坏，使其在暴露于阳光下时也能保持稳定。 Christopher说：“很多研究人员尝试以抑制光诱导紊乱的方式来解决分离问题，比如说改变材料的组成或尺寸。我们展示的方法使材料在需要场合得以利用。作为太阳能电池，我们需要的正是让更多的光线聚焦于它。” Wenxin Mao表示：“更令人兴奋的是，我们或许可以利用光快速切换带隙的能力，将钙钛矿应用于数据存储技术。” 目前相关基础性工作已经完成，下一步是将其应用于设备中。
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