《新突破!有机太阳能电池向前一步》

  • 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:2024-07-19
  • 7月17日,在“抚顺光伏产业创新发展研讨会”这一盛会上,汇聚了包括中国科学院院士李永舫、中国化工学会副理事长兼秘书长方向晨、中国战略新兴产业金融创新研究院院长孟祥阁、中国石油与化工工业联合会科技与装备部副主任王秀江、中国化工学会化工新材料专业委员会主任李效玉、秘书长穆元春,以及辽宁石油化工大学教授高志贤等在内的众多顶尖专家学者与企业精英,他们共同聚焦“光”的未来,深入探讨了光伏领域的最新前沿技术,为推动我国“双碳”目标的落地贡献智慧与力量。

    会上,有机太阳能电池领域的最新进展成为了全场瞩目的焦点。李永舫院士详尽阐述了有机太阳能电池作为第三代电池技术的独特魅力,其核心优势在于其超薄活性层设计,仅约100纳米的厚度,相较于晶硅电池的数百微米,实现了数量级的飞跃。这一创新不仅显著减轻了组件的重量,更赋予了有机太阳能电池前所未有的柔韧性与透明度,为其在可穿戴设备、建筑光伏一体化系统(如半透明窗户、智能窗帘等)中的广泛应用奠定了坚实基础,预示着绿色建筑与未来生活方式的深刻变革。

    此外,有机太阳能电池在环保方面亦展现出卓越性能,彻底摆脱了铅污染等环境问题的困扰,彰显了绿色能源的纯净与可持续。尤为值得一提的是,即便在光线柔和的室内环境中,该类电池仍能维持与户外强光下相当的光电转换效率,这一特性极大地拓宽了其应用场景,为智能家居、室内照明等领域带来了前所未有的发展机遇。

    尤为振奋人心的是,抚顺本土企业——橙子(辽宁)科技科技有限公司(简称“橙子科技”)在此次研讨会上宣布了重大突破,成功实现了有机光伏聚合物X1系列产品的量产,其电池转换效率超过18%,标志着有机太阳能电池产业化进程迈出了坚实的一步,也为市场注入了新的活力。橙子科技凭借其强大的生产灵活性,能够迅速响应市场需求,实现从500公斤至1吨不等的定制化生产,充分满足200万至400万平方米的广阔市场需求,预示着有机太阳能电池市场即将开启全新的篇章。

  • 原文来源:https://www.nengyuanjie.net/article/94524.html
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    • 科技日报合肥7月26日电 (记者吴长锋)记者26日从中国科学技术大学获悉,该校陈涛教授、朱长飞教授团队与合作者合作,发展了水热沉积法制备硒硫化锑半导体薄膜材料,并将其应用到太阳能电池中,实现了光电转换效率10%的突破。这一成果日前发表在《自然能源》上。 硒硫化锑是近年来在光伏领域应用的一种新兴光伏材料,其带隙在1.1—1.7电子伏特范围内可调,满足最佳的太阳光谱匹配。同时,硒硫化锑具有较高的吸收系数,500纳米左右厚度的薄膜即能达到最佳吸收。因此,在超轻、便携式发电器件方面也具有潜在的应用。 鉴于硒硫化锑具有良好的稳定性和丰富元素储量,光电转换效率的进一步提升有望推进应用。这一研究成果所发展的水热沉积法在超临界的状态下水热沉积可以生成致密、平整且横向元素分布均匀的光吸收薄膜,从而有利于载流子的传输,结合光吸收、阴阳离子比例的调控以及点缺陷的控制,最终实现了光电转换效率的突破。从材料制备的角度来看,这项研究发展的水热沉积法是一种简便、低成本的薄膜制备方法。 《自然能源》审稿人给予该工作高度评价,认为这是一个里程碑式的效率,为硒硫化锑太阳能电池的发展带来新的曙光。
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    • 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。