《澳科学家用钙钛矿实现太阳能电池高光电转化率》

  • 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:2017-04-10
  •    澳大利亚国立大学5日宣布,该校科学家首次实现钙钛矿太阳能电池的光电转化率超过26%。这一成果可以使太阳能发电成本大幅降低,太阳能电池的应用领域变得更加广泛。

       目前在太阳能电池市场上,晶体硅电池占了90%,由于其成本相较于其他能源仍然偏高,全世界科学家一直在寻找更高效、经济的太阳能电池材料。澳大利亚国立大学的科学家日前使用了一种复合材料——钙钛矿作为太阳能电池材料,其晶体结构有助于它更好地吸收光。

       参与此项研究的澳大利亚国立大学在读博士吴颐良对新华社记者说,晶体硅太阳能电池需要晶体硅有几百微米的厚度,钙钛矿只需要几百纳米的厚度即可吸收所有的光,而且钙钛矿的材料损耗在制造过程中很少,所以它的制造成本很低。

       领导这项研究的凯莉·卡奇普尔教授称,晶体硅太阳能电池有一定的效率极限,但是钙钛矿太阳能电池在吸光性能上要好很多,可以获取更高的电压。而光电转化率超过26%,在太阳能电池领域属于很高的转化率,因此钙钛矿作为太阳能电池材料前景看好。

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    • 浙江杭州未来科技城一家名为纤纳光电的技术公司频频收到国际同行贺信,祝贺他们通过新型材料研发和工艺创新,连续三次创造了世界纪录,使钙钛矿太阳能电池大面积组件的转化效率提升至17.4%。 上述效率已近似于传统光伏组件,但其成本仅为后者的1/3,20年使用周期内平均每度电成本低于0.3元,基本与火电成本持平。这一突破性成果,或将为新能源应用和分布式能源推广带来革命性变化。 钙钛矿太阳能电池是近年出现的新型光伏技术,因其具有较为优异的光电转化率,且原料丰富、成本低廉、生产环保,成为广受关注的热门研究领域。 “我国是世界光伏大国,如果运用该新材料大幅降低成本,甚至低于煤电的成本,将会使清洁能源得到更广泛的应用,推动中国从光伏产业强国走向光伏技术强国。”杭州纤纳光电科技有限公司创始人姚冀众说。 姚冀众是位“80后”海归博士。2017年2月以来,其团队连续三次创造了钙钛矿电池组件的世界纪录,光电转换效率从当年2月份的15.2%,5月份突破至16.0%,12月又提高到了17.4%。 上述三项世界纪录均获得美国国家可再生能源实验室唯一授权的认证机构Newport公司的权威认证,这是全球六家被认可的效率认证机构之一。同时,这一成果入选美、日、澳等多国科学家联合编撰的《太阳能电池效率表》,成为唯一一家进入榜单的中国企业机构。 薄膜光伏领域权威,英国皇家科学院院士、伦敦帝国理工学院物理系珍妮·纳尔逊教授表示,“这是光伏领域最振奋人心的发现之一。制约钙钛矿太阳能电池进入商业市场的一个重要瓶颈,是大面积的组件无法复制实验室里小型电池的转化效率。姚博士和他的团队有效地解决了这一问题,有利于进一步提高人类对清洁能源的利用率。”
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    • 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:wukan
    • 发布时间:2018-05-08
    •   美国密歇根大学科学家展示了光电转化效率高达15%的有机太阳能电池,新成果将进一步促进更柔性、更廉价太阳能电池的商用。研究发表于《自然·能源》杂志上。   研究人员估计,如果有机太阳能电池的光电转化效率能够达到15%,且使用寿命达到20年,那么,其发电成本仅为每千瓦时7美分。而美国能源信息署的数据显示,2017年,美国的平均发电成本为每千瓦时10.5美分。   有机太阳能电池与传统的无机电池相比具有多项优势。硅基无机太阳能电池板制造成本高昂,但基于碳的有机太阳能电池可以廉价地制造成卷,这些卷足够薄,可在建筑物或服装内弯曲和扭曲,并可以制成任何颜色,甚至透明,从而与周围环境相匹配。   但有机太阳能电池的光电转化效率比较低,在与普通能源的竞争中只能甘拜下风。研究第一作者车小洲(音译)说:“过去几年,其光电转化效率一直徘徊在11%到12%左右。”   为了有所突破,研究人员集结了设计和工艺方面的多项进步。首先,他们设计了一个系统,该系统结合了专用层来吸收可见光和红外光。实质上,他们堆叠了两个有机太阳能电池:一个能吸收波长从350纳米开始的可见光谱中的光,另一个能吸收波长高达950纳米的近红外光。车小洲说:“电池本身的光电转化效率为10%到11%,当将它们堆叠在一起时,光吸收增加,此外,我们还使用了抗反射涂层,将效率提高到了15%。”该团队还证明,他们的新设计、材料和工艺制造的成品率高达95%以上,这对于将制造过程扩展到工业级非常重要。   研究人员相信,转化效率还可以进一步提高:“可以通过改善光吸收来增加电流,并最大限度地减少能量损失,从而提高电压。计算结果表明,此类设备的光电转化效率在不久的将来可达18%,有助太阳能成为真正无处不在的清洁能源。”