11月鈣鈦礦電池十大進展
1. Saule Technologies發(fā)布新型鈣鈦礦電子產(chǎn)品
11 月 26 日,Saule Technologies 推出由鈣鈦礦太陽能電池供電的電子貨架標(biāo)簽(PESL)技術(shù),成為世界上第一個由鈣鈦礦光伏電池驅(qū)動的電子價格和廣告標(biāo)簽。
圖1:Saule Technologies 提供的 PESL 圖像
這些設(shè)備可以通過無線信號更改其上顯示的消息,這款智能電子標(biāo)簽系統(tǒng)據(jù)說使用壽命約為 10 年。此前Saule Tech 還發(fā)布過用于建筑外墻的鈣鈦礦電池供電大型百葉窗。
11月20日,《光伏領(lǐng)跑者創(chuàng)新論壇》發(fā)布:Saule將出席全球鈣鈦礦光伏論壇并作重要報告。
2. 西班牙科學(xué)家用石墨烯改善鈣鈦礦電池
西班牙的研究人員展示了石墨烯如何改善鈣鈦礦太陽能電池。
最近的研究表明,石墨烯相關(guān)材料的加入提高了鈣鈦礦太陽能電池的性能和穩(wěn)定性。石墨烯具有疏水性,可以增強鈣鈦礦太陽能電池的多種特性。包括可以增強穩(wěn)定性和鈣鈦礦晶疇界面處電子陷阱的鈍化。石墨烯還可以提供更好的能級對齊,從而產(chǎn)生更高效的電池。
圖2:在碘化鉛薄膜上用原始石墨烯改進太陽能電池
在最近的一項研究中,西班牙科學(xué)家使用原始石墨烯來改善 MAPbI 3的特性。MAPbI 3是一種流行的鈣鈦礦材料,原始石墨烯與金屬鹵化物鈣鈦礦結(jié)合形成太陽能電池的活性層。通過分析所得的石墨烯/鈣鈦礦材料,觀察到當(dāng)使用最佳石墨烯量時,高應(yīng)力條件下的平均效率值為 15%。
3. 德滬開發(fā)全球手套大面積鈣鈦礦涂膜設(shè)備
鈣鈦礦量產(chǎn)設(shè)備傳來重磅消息:上海德滬開發(fā)的全球首套用于大面積鈣鈦礦太陽能面板制造核心涂膜設(shè)備系統(tǒng)驗收成功,成為我國首個超越日本、德國、韓國頭牌企業(yè),可以提供高品質(zhì)量產(chǎn)電子級精密狹縫涂布設(shè)備的本土公司。
進一步推動鈣鈦礦與疊層電池的產(chǎn)業(yè)化進程,上海德滬涂膜設(shè)備有限公司還積極攜手上海市太陽能學(xué)會、光伏領(lǐng)跑者創(chuàng)新論壇、協(xié)鑫(集團)控股有限公司弗斯邁智能科技(江蘇)有限公司、荷蘭SMIT公司等六方,共同主辦的“第三屆全球鈣鈦礦與疊層電池產(chǎn)業(yè)化論壇”,將于 12 月 5~7 日在江蘇昆山召開。屆時德滬將詳細(xì)介紹該設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用技術(shù)。
4. 萊斯大學(xué)的高效、穩(wěn)定研究
二維鈣鈦礦中的光激活層間收縮可以實現(xiàn)穩(wěn)定高效的太陽能電池。
萊斯大學(xué)喬治 R 布朗工程學(xué)院的 Aditya Mohite 實驗室的研究人員以及普渡大學(xué)和西北大學(xué)、美國能源部國家實驗室洛斯阿拉莫斯、阿貢和布魯克海文以及位于法國雷恩的電子與數(shù)字技術(shù)研究所 (INSA) 的合作者在鈣鈦礦電池的原子設(shè)計方面達(dá)到了新的標(biāo)桿。由半導(dǎo)體鈣鈦礦制成的薄太陽能電池,在提高效率的同時也注重穩(wěn)定性。
萊斯大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn),陽光本身使二維鈣鈦礦中原子層之間的空間收縮,足以將材料的光伏效率提高18%。
5. HZB:完美的鈣鈦礦 - 完美的工藝
HZB研究所鈣鈦礦實驗室的MBRAUN稱,鈣鈦礦真空沉積的不良工藝控制是有機前體分子特性的結(jié)果(低蒸發(fā)溫度,在腔室中產(chǎn)生分壓),通過對系統(tǒng)的兩個主要修改可以解決這些問題:
l 一種特殊的系統(tǒng)設(shè)計,用于優(yōu)化受控過程的操作制度
l 一種新型高精度前驅(qū)體沉積源
圖3:HZB 的 HySPRINT 鈣鈦礦實驗室照片
包括多源共沉積工藝在內(nèi)的揮發(fā)性化合物(例如MAI)的沉積可以在高度受控的高真空條件下進行。此外,可以可靠地使用蔭罩來構(gòu)造沉積材料。
6. 先進成像技術(shù)研究鈣鈦礦行為
劍橋大學(xué)的研究人員與劍橋的卡文迪什實驗室、位于迪德科特的鉆石光源同步加速器設(shè)施和日本沖繩科學(xué)技術(shù)研究所合作,首次使用了一套相關(guān)的多模態(tài)顯微鏡方法進行可視化,研究為什么鈣鈦礦材料似乎對其結(jié)構(gòu)中的缺陷如此寬容。
優(yōu)秀半導(dǎo)體的典型模型是非常有序的結(jié)構(gòu),但鈣鈦礦中組合的不同化學(xué)元素陣列創(chuàng)造了一個更加“混亂”的景觀。通常這種異質(zhì)性會導(dǎo)致材料中的缺陷,從而導(dǎo)致納米級“陷阱”,從而降低設(shè)備的光伏性能。
但是,盡管存在這些缺陷,鈣鈦礦材料仍然顯示出與其硅替代品相當(dāng)?shù)男仕。事實上,同一小組的早期研究表明,無序結(jié)構(gòu)實際上可以提高鈣鈦礦光電的性能,令人驚訝。他們的最新工作試圖解釋為何無序結(jié)構(gòu)對于鈣鈦礦反而能提升性能。
7. 鈣鈦礦和 MOF 混合產(chǎn)生高度穩(wěn)定的發(fā)光復(fù)合材料
世界上很多大學(xué)和實驗室的研究人員最近都在嘗試熔化金屬有機框架 (MOF) ,并將它們與鈣鈦礦材料混合,以產(chǎn)生高度穩(wěn)定的發(fā)光復(fù)合材料。據(jù)報道,該混合物可抵抗熱、空氣和濕氣的暴露。
劍橋大學(xué)的化學(xué)家Thomas D. Bennett 在其論文中稱,鹵化鉛鈣鈦礦,例如碘化銫鉛,自然會顯示出光致發(fā)光。然而這種發(fā)光相僅在高溫下才穩(wěn)定,當(dāng)材料冷卻時,它的影響就會消失。在這項新工作中,研究人員使用 MOF 玻璃保留了這種光致發(fā)光,以在室溫下捕獲這種亞穩(wěn)相,同時封裝和保護鈣鈦礦。
8. HZB 鈣鈦礦-疊層電池創(chuàng)造了 29.8% 新效率記錄
《全球光伏》近日報道:由 Christiane Becker 教授、Bernd Stannowski 教授和 Steve Albrecht 教授領(lǐng)導(dǎo)的HZB團隊共同成功將鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽能電池的效率提升至 29.80% 的新紀(jì)錄。該結(jié)果已由 Fraunhofer ISE CalLab 正式認(rèn)證,并記錄在 NREL 圖表中。
圖4:HZB 串聯(lián) PSC 的效率接近 30%
該鈣鈦礦疊層電池基于兩項創(chuàng)新:納米紋理正面(左)和帶有電介質(zhì)反射器的背面(右)。
2020 年 1 月,HZB 鈣鈦礦疊層電池實現(xiàn)了29.15%效率紀(jì)錄,此后不久Oxford PV宣布了 29.52% 的認(rèn)證效率。從那時起,新記錄的競爭一直在進行,30% 的效率就像是這項引人入勝的新技術(shù)的心理門檻,能夠不斷接近乃至超越或?qū)氐赘淖児夥袠I(yè)。HZB 不同團隊和研究所之間的良好合作讓HZB在鈣鈦礦效率領(lǐng)域不斷創(chuàng)造世界紀(jì)錄。
9. 26㎝?的面積上實現(xiàn)了鈣鈦礦電池21.4%的轉(zhuǎn)換效率
11月中旬,國際科學(xué)家團隊使用特定的排列方式在26㎝?的面積上實現(xiàn)了鈣鈦礦電池21.4%的轉(zhuǎn)換效率,創(chuàng)造了該尺寸的效率記錄。
在0.09cm?的面積上,鈍化制備的電池達(dá)到了23.9%的轉(zhuǎn)換效率;當(dāng)放大到26cm?時,電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了21.4%。該電池在運行1000小時后保持了初始效率的85%,在氮氣中加熱到85攝氏度,1000小時后保持了初始效率的75%。
10.總投資20億元!泰州錦能鈣鈦礦疊層電池項目落戶
鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化再傳來重磅消息:泰州錦能新能源有限公司鈣鈦礦銅銦鎵硒疊層電池全產(chǎn)業(yè)鏈項目簽約落戶常德。公司將在常德規(guī)劃建設(shè)薄膜光伏全產(chǎn)業(yè)鏈項目,總投資20億元,主要建設(shè)鈣鈦礦銅銦鎵硒疊層電池研究院、生產(chǎn)線、光伏電站及配套設(shè)施。項目全部建成投產(chǎn)達(dá)產(chǎn)后,量產(chǎn)效率達(dá)22%以上。
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