近期，太陽(yáng)能行業(yè)的先進(jìn)電池技術(shù)大部分來(lái)自于各國(guó)鈣鈦礦太陽(yáng)電池研究團(tuán)隊(duì)，他們從不同方面展示了鈣鈦礦電池領(lǐng)域的最新突破與相關(guān)進(jìn)展，讓人們看到了這一領(lǐng)域的科研活躍程度與希望。
而組件方面，來(lái)自BIPV與透明組件方面的消息時(shí)有傳來(lái)，共同的目的是為了讓太陽(yáng)能更貼近人們生活。與此同時(shí)，行業(yè)科研人員都在著手“個(gè)性化能源”概念，讓我們看到了太陽(yáng)能應(yīng)用的更多可能。
更高光吸收率，新型BIPV組件封裝設(shè)計(jì)
最近，西班牙馬拉加大學(xué)(UMA)的一個(gè)科研小組開發(fā)出一種用于建筑一體化光伏應(yīng)用的光伏組件，在不損失效率和耐久性的前提下實(shí)現(xiàn)了更高的光吸收率。
據(jù)了解，組件以一種新穎的封裝設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，其顏色與以往有所不同，能更容易地與建筑物集成一體。這種技術(shù)由位于組件正面的抗反射玻璃和后側(cè)表面的黑色背板組成。
研究共同作者M(jìn)aría Cruz López表示，“我們對(duì)多種不同的材料進(jìn)行了測(cè)試，最后我們驗(yàn)證出抗反射玻璃與已被行業(yè)所采用的基于黑色聚合物的背板的組合是高效且耐用的。”她還補(bǔ)充說(shuō)，新型面板已通過了所有標(biāo)準(zhǔn)的耐久性測(cè)試。
該研究以《用于光伏建筑一體化且不產(chǎn)生負(fù)面性能影響的光伏組件設(shè)計(jì)》為題發(fā)表在《應(yīng)用能源》期刊(Applied Energy)上。
新型無(wú)鉛鈣鈦礦材料，擴(kuò)大光伏應(yīng)用場(chǎng)景
近日，來(lái)自中英聯(lián)合科學(xué)團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)新研究揭示了一種更加安全、環(huán)保的新材料方案，其不僅能夠從室內(nèi)照明中獲取能量，還有相當(dāng)驚人的效率。
這項(xiàng)研究的重點(diǎn)，在于找到受鈣鈦礦啟發(fā)、可用于下一代太陽(yáng)能光伏組件的新型無(wú)鉛材料（PIMs）。其具有與鹵化鉛鈣鈦礦相似的典型結(jié)構(gòu)，但不含相同的有毒成分，因而能夠做到更加環(huán)保且安全。為此付出的代價(jià)，通常是難以達(dá)成相同的光能吸收效率。
研究人員指出，該 PIM 材料在陽(yáng)光下的效率約為 1%，但在室內(nèi)照明條件下的效率高達(dá) 5% 。盡管與某些室內(nèi)鈣鈦礦光伏組件的效率還有很大差距，但絲毫不遜于目前的室內(nèi)光伏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
研究合著者，來(lái)自倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的 Robert Hoye 博士表示：“通過吸收家中或建筑物常見燈具發(fā)出的光線，這些材料可將光再轉(zhuǎn)為電能，且效率已達(dá)商業(yè)應(yīng)用的水平”。
展望未來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)還有望為可穿戴設(shè)備、醫(yī)療保健監(jiān)測(cè)、智能家居、以及智能城市等無(wú)電池設(shè)備供電，擴(kuò)大光伏應(yīng)用場(chǎng)景。
韓國(guó)開發(fā)透明太陽(yáng)電池，利用不可見光
為了讓太陽(yáng)能走近人們生活，行業(yè)科研人員都開始考慮“個(gè)性化能源”概念，如將太陽(yáng)電池納入窗戶、車輛、手機(jī)屏幕和其它日常用品。要做到這一點(diǎn)，太陽(yáng)電池板的方便性和透明度非常重要。
最近，韓國(guó)仁川國(guó)立大學(xué)(Incheon National University)研究人員提出一種基于金屬氧化物的TPV設(shè)備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在兩個(gè)透明金屬氧化物半導(dǎo)體之間插入一層非常薄的硅，以開發(fā)高效TPV設(shè)備。
簡(jiǎn)單理解，即傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的透明版本。與傳統(tǒng)深色、不透明太陽(yáng)電池(吸收可見光)不同，TPV可以利用紫外線中的“不可見”光。
研究負(fù)責(zé)人Joondong Kim教授表示：“我們的目標(biāo)是通過在氧化鋅和氧化鎳之間嵌入一層非晶態(tài)硅超薄膜，制造出一種高功率透明太陽(yáng)能電池。”
這項(xiàng)設(shè)計(jì)主要有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，允許使用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光；其次，可以有效收集光子；第三，帶電粒子能更快地傳輸?shù)诫姌O。此外，即使在陰天或雨天等光線不足的情況下，也有可能產(chǎn)生電能。科學(xué)家們利用該裝置來(lái)操作一個(gè)風(fēng)扇的直流電機(jī)，從而進(jìn)一步證實(shí)其發(fā)電能力。
研究小組認(rèn)為，這一設(shè)計(jì)有望在現(xiàn)實(shí)生活中盡快得到應(yīng)用。Kim教授表示：“我們希望將我們的TPV設(shè)計(jì)應(yīng)用于各種材料，如玻璃建筑物，以及電動(dòng)汽車、智能手機(jī)和傳感器等移動(dòng)設(shè)備。”
24.2%！大面積鈣鈦礦太陽(yáng)電池世界記錄效率
近日，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院譚海仁教授課題組在大面積全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池上獲得新突破。
經(jīng)日本電氣安全和環(huán)境技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(JET)權(quán)威認(rèn)證，穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)24.2%，首次將全鈣鈦礦疊層電池寫進(jìn)太陽(yáng)能效率世界記錄表《Solar cell efficiency tables》，為目前大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的世界記錄效率，這也是我國(guó)疊層太陽(yáng)能電池成果首次被《Solar cell efficiency tables》收錄。
實(shí)驗(yàn)室測(cè)試大面積疊層電池的效率從22.7%提高到24.7%，并且獲得的小面積疊層電池的效率高達(dá)25.6%。
為了證明本工作提出的原理和技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大面積的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，團(tuán)隊(duì)成員還制備了單個(gè)電池面積達(dá)12cm2的疊層電池，器件轉(zhuǎn)換效率高達(dá)21.4%，是目前面積大于10cm2的鈣鈦礦電池中，首次報(bào)道效率突破20%的結(jié)果，展示了本工作提出的疊層器件結(jié)構(gòu)和制備技術(shù)具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。
槽膜涂布工藝，讓鈣鈦礦太陽(yáng)電池從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)
高性能的鈣鈦礦太陽(yáng)電池是通過一種適合卷對(duì)卷生產(chǎn)的液態(tài)工藝制成的。先進(jìn)的油墨配方可能是將鈣鈦礦太陽(yáng)電池(PSC)從實(shí)驗(yàn)室的英雄變成商業(yè)上成功產(chǎn)品的關(guān)鍵。
阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)(KAUST)的研究人員開發(fā)出一種為大規(guī)模制造而設(shè)計(jì)的鈣鈦礦墨水，稱為槽模涂布，可以生產(chǎn)出能高效捕獲太陽(yáng)能的鈣鈦礦電池。
該油墨還可以涂覆到硅上，制造出鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)電池，捕獲更多的太陽(yáng)能量。實(shí)驗(yàn)室制造的PSC通常是通過旋涂法制造的，這不適合大規(guī)模制造。相比之下，槽模涂層是一種工業(yè)上使用了近70年的制造技術(shù)。
"該過程涉及連續(xù)和精確地迫使油墨通過一個(gè)狹窄的縫，該狹縫在基材上移動(dòng)以形成連續(xù)的薄膜。"實(shí)驗(yàn)室博士后Anand Subbiah說(shuō)，"這種高通量技術(shù)將允許卷對(duì)卷制造，類似于印刷報(bào)紙。"
美國(guó)ORNL實(shí)驗(yàn)室：熱載體太陽(yáng)電池理論效率可達(dá)66%！
美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和田納西大學(xué)的一個(gè)研究小組聲稱，他們已經(jīng)研發(fā)出一種可令傳播熱的聲波變慢的工藝，這種工藝有助于提高熱載體太陽(yáng)電池的效率。
與傳統(tǒng)太陽(yáng)電池相比，熱載體太陽(yáng)電池能更有效的將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能，可在光生載流子的能量轉(zhuǎn)化為熱能之前對(duì)其加以利用。
研究人員解釋稱，當(dāng)陽(yáng)光照射在太陽(yáng)電池的吸收材料上時(shí)，光子會(huì)在吸收材料上產(chǎn)生電荷載體電子和孔。在失去能量之前，熱載體太陽(yáng)電池可以迅速將電荷載體的能量轉(zhuǎn)化為電力。熱載體太陽(yáng)電池的效率可以達(dá)到傳統(tǒng)太陽(yáng)電池的兩倍，然而，熱損失是熱載體太陽(yáng)電池面臨的障礙。
研究人員改變了光伏材料中的氫原子質(zhì)量以控制熱傳輸和電荷載體冷卻時(shí)間。這種增加電荷載體壽命的工藝是提高熱載體太陽(yáng)電池功率轉(zhuǎn)換效率的新策略。
研究報(bào)告顯示，熱載體太陽(yáng)電池的理論功率轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到約66%。相比之下，截至2020年，傳統(tǒng)過氧化物太陽(yáng)電池的功率轉(zhuǎn)換效率為逾25%。
原標(biāo)題：太陽(yáng)能行業(yè)最新“牛逼”前沿電池、組件技術(shù)縱覽
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