鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1387次 | 2019年01月10日
了解鈣鈦礦太陽能電池
鈣鈦礦太陽能電池
如今化石燃料的使用造成環(huán)境問題的日益加劇,可持續(xù)能源引起了人們的廣泛關(guān)注,太陽能因其清潔環(huán)保成為研究的熱點(diǎn),太陽能電池是對太陽能直接利用的方式之一。近年來,有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦電池因為快速增長的轉(zhuǎn)換效率,優(yōu)異的器件性能以及獨(dú)特的光電性質(zhì)吸引著人們廣泛研究,最新的太陽能電池認(rèn)證效率達(dá)到22.7%,已經(jīng)可以和傳統(tǒng)的硅基電池媲美。然而,鉛的毒性是限制其商業(yè)應(yīng)用的致命弱點(diǎn)。因此,尋找高效無鉛鈣鈦礦太陽能電池是亟待解決的問題。
鈣鈦礦太陽能電池工作原理
在接受太陽光照射時,鈣鈦礦層首先吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對。由于鈣鈦礦材激子束縛能的差異,這些載流子或者成為自由載流子,或者形成激子。而且,因為這些鈣鈦礦材料往往具有較低的載流子復(fù)合幾率和較高的載流子遷移率,所以載流子的擴(kuò)散距離和壽命較長。
激子生成示意圖這一奇妙的過程大致如圖:太陽光入射到電池吸收層后隨即被吸收,光子的能量將原來束縛在原子核周圍的電子激發(fā),使其形成自由電子。由于物質(zhì)整體上必須保持電中性,電子被激發(fā)后就會同時產(chǎn)生一個額外的帶正電的對應(yīng)物,物理學(xué)上將其叫做空穴。這樣的一個“電子--空穴對”就是科學(xué)家們常說的“激子”。激子被分離成電子與空穴后,分別流向電池的陰極和陽極。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鈣鈦礦太陽能電池量產(chǎn)進(jìn)展
鈣鈦礦作為一種人工合成材料,在 2009 年首次被嘗試應(yīng)用于光伏發(fā)電領(lǐng)域后,因為性能優(yōu)異、成本低廉、商業(yè)價值巨大,從此大放異彩。近年,全球頂尖科研機(jī)構(gòu)和大型跨國公司,如牛津大學(xué)、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院、日本松下、夏普、東芝等都投入了大量人力物力,力爭早日實現(xiàn)量產(chǎn)。
2017 年 2 月,纖納光電以 15.2%的轉(zhuǎn)換效率,首次打破此前長期由日本保持的鈣鈦礦小組件的世界效率紀(jì)錄。此后,分別在當(dāng)年5 月和12 月,以 16%和 17.4%的轉(zhuǎn)換效率實現(xiàn)了一年三破世界紀(jì)錄的佳績。這一次,他們又將鈣鈦礦小組件轉(zhuǎn)換效率提升至 17.9%,穩(wěn)態(tài)輸出效率達(dá) 17.3%。該結(jié)果再一次證明了中國科學(xué)家在鈣鈦礦領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。
鈣鈦礦太陽電池發(fā)展現(xiàn)狀良好,但仍有若干關(guān)鍵因素可能制約鈣鈦礦太陽電池的發(fā)展:比如:電池的穩(wěn)定性問題。吸收層中含有可溶性重金屬Pb?,F(xiàn)今鈣鈦礦應(yīng)用最廣的為旋涂法,但是旋涂法難于沉積大面積、連續(xù)的鈣鈦礦薄膜,故還需對其他方法進(jìn)行改進(jìn),以期待能制備高效的大面積鈣鈦礦太陽電池, 便于以后的商業(yè)化生產(chǎn)。鈣鈦礦太陽電池的理論研究還有待增強(qiáng)。
近日,Nano Energy在線發(fā)表了北京大學(xué)物理學(xué)院人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點(diǎn)實驗室朱瑞研究員(通訊作者)團(tuán)隊的題為“Low-dimensional perovskite interlayer for highly efficient lead-free formamidinium tin iodide perovskite solar cells”的文章。北京大學(xué)物理學(xué)院博士研究生陳科和伍攀為該論文的共同第一作者。在這項研究工作中,研究者創(chuàng)新性地在無鉛鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層中間引入低維鈣鈦礦中間層,有效地改善了界面處鈣鈦礦薄膜的形貌并且減少了缺陷態(tài),抑制了器件中載流子的積累和復(fù)合,最終得到效率高達(dá)7.05%的無鉛FASnI3鈣鈦礦太陽能電池。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
注
介觀物理學(xué)是物理學(xué)中一個新的分支學(xué)科?!敖橛^(mesoscopic)”這個詞匯,由Van Kampen于1981年所創(chuàng),指的是介乎于微觀和宏觀之間的尺度。介觀物理學(xué)所研究的物質(zhì)尺度和納米科技的研究尺度有很大重合,所以這一領(lǐng)域的研究常被稱為“介觀物理和納米科技”。
上一篇:助聽器電池也怕冷