《《自然·能源》:利用碳氢化合物溶剂研发出高效的有机太阳能电池》

  • 来源专题:福建物质结构研究所所级服务
  • 编译者: fjirsmyc
  • 发布时间:2016-04-14
  • 有机太阳能电池有诸多优点,如原料丰富易得、可卷对卷加工、机械韧性好、质量轻等。不过,目前所有的高效器件都是由卤代溶剂加工的,而这类溶剂对环境的危害很大。利用非卤代溶剂来加工有机太阳能电池都没有获得很好的效率。

    图来源:xjtu.edu.cn

    为了克服这一问题,西安交通大学马伟教授课题组和香港科技大学颜河教授合作,用一种新型的绿色溶剂(非卤素)制备出了比使用卤素溶剂更高效的太阳能电池,并成功从物理角度解释了其获得的机理。该团队发现通过结合低成本的碳氢化合物溶剂和具有精确设计侧链的聚合物,可以造出形貌接近完美的有机太阳能电池。该电池的效率为11.7%,认证过的转化效率被美国国家可再生能源实验室(NREL)收录(http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg)。高的能量转化效率归因于多种因素的协同作用,如溶剂、添加剂、聚合物结构、加工条件等。研究人员表示,这一研究成果不仅实现了通过使用环境友好的绿色溶剂来制造超高能量转化效率有机太阳能电池器件,推进了聚合物太阳能电池的工业化,而且为有机太阳能电池形貌调控提出了新的思路。相关研究成果以“Efficient organic solar cells processed from hydrocarbon solvents”为题发表在《自然·能源》期刊的创刊卷上(Nature Energy, 2016, DOI: 10.1038/nerengy.2015.27)。

    (综合网络报道)

  • 原文来源:http://www.nature.com/articles/nenergy201527
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  • 《大化所在Nature Energy上发表生物合成碳氢化合物综述文章》

    • 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:2018-08-03
    • 近日,大连化学物理研究所合成生物学与生物催化创新特区研究组 (18T6) 周雍进研究员与瑞典查尔姆斯理工大学, 尼尔森教授、Kerkhoven, 博士联合发表综述文章。该综述发表在能源领域著名期刊《自然-能源》 (自然能源) 上。 当前, 社会经济的快速发展对更加充足和多样的能源可持续供给提出迫切需求近年来, 太阳能、风能等新型能源受到广泛关注, 将在未来能源供给中扮演重要角色。然而, 其能量密度不够高、储存困难, 难以支撑飞机、卡车等重型器械的运行, 特别是交通运输的快速发展迫切需要更多的能量密度高、释放快且可控的能源形式。 目前的液体燃料是相对理想的燃料, 其主要成分是不同链长的碳氢化合物。过往的石化炼制路线带来一定环境问题,因此,国内外都开始加快洁净能源路线的研发。除发展洁净化工路线外,以生物质及其他丰富资源为原料的生物化工路线被认为是可持续制备生物能源、生物化学品的绿色过程。另外,构建生物转化路线实现一碳资源利用,有望拓展目前已有一碳转化路线,实现生物化学品及能源可持续绿色制造。 该综述介绍了环境压力迫切需要更洁净的高密度能源,而最近的研究表明植物油制备的航空煤油能减少 70% 的颗粒物排放,将有效减少雾霾形成。而植物油种植效率低,且依赖于地理、气候因素,采用微生物反应器,利用生物质、页岩气等生物资源将能增加过程效率。随后,文章总结了近年来利用合成生物学构建微生物细胞反应器合成不同碳氢化合物的进展,主要包括脂肪酸衍生物、异戊二烯衍生物以及聚酮衍生物生物合成进展,特别是航空煤油理想替代品法尼烯已达到工业化水平,并在巴西建立了工厂。文章第三部分讨论了构建微生物细胞反应器的挑战,主要是进一步增加转化率,增加催化剂效率和强度。最 后,该综述特别强调生物转化需要和化学转化进行优势互补,建立联合生产路线,从而真正实现碳氢化合物可持续高效合成。 周雍进团队近年来主要从事微生物细胞反应器构建及其在生物能源方面的应用研究,以酿酒酵母为宿主,通过构建和优化生物合成途径,合成了脂肪酸、烷烃、脂肪醇以及长链 α - 烯烃( ACS Syn. Biol. 2018 ; Nat. Commun. 2016 ; J. Am. Chem. Soc. 2016 )。 该项目获得国家自然科学基金及我所 DMTO 基金支持。
  • 《我国研发出钙钛矿/有机叠层太阳能电池 达目前最高光电转化效率》

    • 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:2024-10-21
    • 中新网北京10月18日电 (记者 孙自法)太阳能电池作为将太阳能转化为电能的关键技术,一直是清洁能源领域研究和应用的热点。其光电转化效率及稳定性备受关注,也是相关科学家持续研究的重要方向之一。 研究有何重要进展 记者10月18日从中国科学院化学研究所获悉,该所科研团队与德国同行等合作,最近在新兴叠层太阳能电池技术领域取得重要进展,成功研发出高效稳定的钙钛矿/有机叠层太阳能电池,达到26.4%的光电转化效率,是已报道的此类叠层太阳能电池的最高效率。 这项重要研究成果由中国科学院化学研究所、北京分子科学国家研究中心李永舫/孟磊团队与合作单位德国波茨坦大学菲尼克斯·朗(Felix Lang)教授等共同完成,相关论文近日在国际著名学术期刊《自然》上线发表。 业内专家表示,该成果为宽带隙钙钛矿太阳能电池降低电压损失提供了全新思路,将有力促进钙钛矿/有机叠层太阳电池的发展。 为何选择新型叠层 研究团队介绍说,以钙钛矿太阳电池和有机太阳电池为代表的新一代可溶液印刷制造的太阳能电池,具有易制备、重量轻以及可制备成柔性器件等优点,将与当前大规模商业化应用的晶硅太阳能电池应用领域互补,在众多领域具有重要应用前景。近几年,其能量转化效率也得到快速提升,但钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池均存在一定的稳定性问题。 钙钛矿/有机叠层太阳能电池作为一种新兴的叠层太阳能电池技术而备受关注,并具有多项综合优势,包括该新型叠层太阳能电池结构在有效提升效率的同时可以大幅提升器件稳定性、大幅拓宽可利用太阳光谱范围并降低能量损失、防止光降解并提升环境稳定性等。此外,钙钛矿/有机叠层太阳能电池也保留了可溶液制备太阳能电池的本征优势。 本项研究如何进行 研究团队对于宽带隙钙钛矿表面的钝化机制进行研究,系统性揭示两种顺反异构的钝化剂分子所导致的钙钛矿表面结构差异,最终筛选出拥有优势构型的顺式钝化分子。 根据开路电压的提升是提高钙钛矿/有机叠层太阳能电池效率的关键因素,研究团队通过对光致发光量子产率和准费米能级分裂的深入研究,发现顺式钝化分子处理的钙钛矿薄膜具有更低的能量损失和更高的理论开路电压。钝化处理后的宽带隙钙钛矿(大于1.8电子伏特)与电子传输层的界面复合大幅降低,实现开路电压达到1.36伏特、光电转化效率大于18%的宽带隙钙钛矿太阳能电池。 随后,研究团队进一步将宽带隙钙钛矿太阳能电池与有机太阳能电池结合,成功构建钙钛矿/有机叠层太阳能电池,并实现实测26.4%、经第三方认证为25.7%的光电转化效率。