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太阳能行业最新"牛逼"前沿电池、组件技术纵览

近期,太阳能行业的先进电池技术大部分来自于各国钙钛矿太阳电池研究团队,他们从不同方面展示了钙钛矿电池领域的最新突破与相关进展,让人们看到了这一领域的科研活跃程度与希望。

而组件方面,来自BIPV与透明组件方面的消息时有传来,共同的目的是为了让太阳能更贴近人们生活。与此同时,行业科研人员都在着手“个性化能源”概念,让我们看到了太阳能应用的更多可能。

更高光吸收率,新型BIPV组件封装设计

最近,西班牙马拉加大学(UMA)的一个科研小组开发出一种用于建筑一体化光伏应用的光伏组件,在不损失效率和耐久性的前提下实现了更高的光吸收率。

据了解,组件以一种新颖的封装设计为基础,其颜色与以往有所不同,能更容易地与建筑物集成一体。这种技术由位于组件正面的抗反射玻璃和后侧表面的黑色背板组成。

研究共同作者María Cruz López表示,“我们对多种不同的材料进行了测试,最后我们验证出抗反射玻璃与已被行业所采用的基于黑色聚合物的背板的组合是高效且耐用的。”她还补充说,新型面板已通过了所有标准的耐久性测试。

该研究以《用于光伏建筑一体化且不产生负面性能影响的光伏组件设计》为题发表在《应用能源》期刊(Applied Energy)上。

新型无铅钙钛矿材料,扩大光伏应用场景

近日,来自中英联合科学团队的一项新研究揭示了一种更加安全、环保的新材料方案,其不仅能够从室内照明中获取能量,还有相当惊人的效率。

这项研究的重点,在于找到受钙钛矿启发、可用于下一代太阳能光伏组件的新型无铅材料(PIMs)。其具有与卤化铅钙钛矿相似的典型结构,但不含相同的有毒成分,因而能够做到更加环保且安全。为此付出的代价,通常是难以达成相同的光能吸收效率。

研究人员指出,该PIM材料在阳光下的效率约为1%,但在室内照明条件下的效率高达5% 。尽管与某些室内钙钛矿光伏组件的效率还有很大差距,但丝毫不逊于目前的室内光伏行业标准。

研究合著者,来自伦敦帝国理工学院的Robert Hoye博士表示:“通过吸收家中或建筑物常见灯具发出的光线,这些材料可将光再转为电能,且效率已达商业应用的水平”。

展望未来,这项技术还有望为可穿戴设备、医疗保健监测、智能家居、以及智能城市等无电池设备供电,扩大光伏应用场景。

韩国开发透明太阳电池,利用不可见光

为了让太阳能走近人们生活,行业科研人员都开始考虑“个性化能源”概念,如将太阳电池纳入窗户、车辆、手机屏幕和其它日常用品。要做到这一点,太阳电池板的方便性和透明度非常重要。

最近,韩国仁川国立大学(Incheon National University)研究人员提出一种基于金属氧化物的TPV设备的创新设计,在两个透明金属氧化物半导体之间插入一层非常薄的硅,以开发高效TPV设备。

简单理解,即传统太阳能电池的透明版本。与传统深色、不透明太阳电池(吸收可见光)不同,TPV可以利用紫外线中的“不可见”光。

研究负责人Joondong Kim教授表示:“我们的目标是通过在氧化锌和氧化镍之间嵌入一层非晶态硅超薄膜,制造出一种高功率透明太阳能电池。”

这项设计主要有三个优点。首先,允许使用波长更长的光;其次,可以有效收集光子;第三,带电粒子能更快地传输到电极。此外,即使在阴天或雨天等光线不足的情况下,也有可能产生电能。科学家们利用该装置来操作一个风扇的直流电机,从而进一步证实其发电能力。

研究小组认为,这一设计有望在现实生活中尽快得到应用。Kim教授表示:“我们希望将我们的TPV设计应用于各种材料,如玻璃建筑物,以及电动汽车、智能手机和传感器等移动设备。”

24.2%!大面积钙钛矿太阳电池世界记录效率

近日,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组在大面积全钙钛矿叠层太阳能电池上获得新突破。

经日本电气安全和环境技术实验室(JET)权威认证,稳态光电转换效率高达24.2%,首次将全钙钛矿叠层电池写进太阳能效率世界记录表《Solar cell efficiency tables》,为目前大面积钙钛矿太阳能电池的世界记录效率,这也是我国叠层太阳能电池成果首次被《Solar cell efficiency tables》收录。

实验室测试大面积叠层电池的效率从22.7%提高到24.7%,并且获得的小面积叠层电池的效率高达25.6%。

最新叠层太阳能电池的世界记录效率表

为了证明本工作提出的原理和技术可实现大面积的产业化应用,团队成员还制备了单个电池面积达12cm2的叠层电池,器件转换效率高达21.4%,是目前面积大于10cm2的钙钛矿电池中,首次报道效率突破20%的结果,展示了本工作提出的叠层器件结构和制备技术具有良好的产业化前景。

槽膜涂布工艺,让钙钛矿太阳电池从实验室走向市场

高性能的钙钛矿太阳电池是通过一种适合卷对卷生产的液态工艺制成的。先进的油墨配方可能是将钙钛矿太阳电池(PSC)从实验室的英雄变成商业上成功产品的关键。

阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员开发出一种为大规模制造而设计的钙钛矿墨水,称为槽模涂布,可以生产出能高效捕获太阳能的钙钛矿电池。

该油墨还可以涂覆到硅上,制造出钙钛矿/硅串联太阳电池,捕获更多的太阳能量。实验室制造的PSC通常是通过旋涂法制造的,这不适合大规模制造。相比之下,槽模涂层是一种工业上使用了近70年的制造技术。

"该过程涉及连续和精确地迫使油墨通过一个狭窄的缝,该狭缝在基材上移动以形成连续的薄膜。"实验室博士后Anand Subbiah说,"这种高通量技术将允许卷对卷制造,类似于印刷报纸。"

美国ORNL实验室:热载体太阳电池理论效率可达66%!

美国橡树岭国家实验室和田纳西大学的一个研究小组声称,他们已经研发出一种可令传播热的声波变慢的工艺,这种工艺有助于提高热载体太阳电池的效率。

与传统太阳电池相比,热载体太阳电池能更有效的将太阳光转化为电能,可在光生载流子的能量转化为热能之前对其加以利用。

研究人员解释称,当阳光照射在太阳电池的吸收材料上时,光子会在吸收材料上产生电荷载体电子和孔。在失去能量之前,热载体太阳电池可以迅速将电荷载体的能量转化为电力。热载体太阳电池的效率可以达到传统太阳电池的两倍,然而,热损失是热载体太阳电池面临的障碍。

研究人员改变了光伏材料中的氢原子质量以控制热传输和电荷载体冷却时间。这种增加电荷载体寿命的工艺是提高热载体太阳电池功率转换效率的新策略。

研究报告显示,热载体太阳电池的理论功率转换效率可以达到约66%。相比之下,截至2020年,传统过氧化物太阳电池的功率转换效率为逾25%。

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