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11月钙钛矿电池十大进展

2021-12-02 14:20
全球光伏
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1. Saule Technologies发布新型钙钛矿电子产品

11 月 26 日,Saule Technologies 推出由钙钛矿太阳能电池供电的电子货架标签(PESL)技术,成为世界上第一个由钙钛矿光伏电池驱动的电子价格和广告标签。

图1:Saule Technologies 提供的 PESL 图像

这些设备可以通过无线信号更改其上显示的消息,这款智能电子标签系统据说使用寿命约为 10 年。此前Saule Tech 还发布过用于建筑外墙的钙钛矿电池供电大型百叶窗。

11月20日,《光伏领跑者创新论坛》发布:Saule将出席全球钙钛矿光伏论坛并作重要报告。

2. 西班牙科学家用石墨烯改善钙钛矿电池

西班牙的研究人员展示了石墨烯如何改善钙钛矿太阳能电池。

最近的研究表明,石墨烯相关材料的加入提高了钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。石墨烯具有疏水性,可以增强钙钛矿太阳能电池的多种特性。包括可以增强稳定性和钙钛矿晶畴界面处电子陷阱的钝化。石墨烯还可以提供更好的能级对齐,从而产生更高效的电池。

图2:在碘化铅薄膜上用原始石墨烯改进太阳能电池

在最近的一项研究中,西班牙科学家使用原始石墨烯来改善 MAPbI 3的特性。MAPbI 3是一种流行的钙钛矿材料,原始石墨烯与金属卤化物钙钛矿结合形成太阳能电池的活性层。通过分析所得的石墨烯/钙钛矿材料,观察到当使用最佳石墨烯量时,高应力条件下的平均效率值为 15%。

3. 德沪开发全球手套大面积钙钛矿涂膜设备

钙钛矿量产设备传来重磅消息:上海德沪开发的全球首套用于大面积钙钛矿太阳能面板制造核心涂膜设备系统验收成功,成为我国首个超越日本、德国、韩国头牌企业,可以提供高品质量产电子级精密狭缝涂布设备的本土公司。

进一步推动钙钛矿与叠层电池的产业化进程,上海德沪涂膜设备有限公司还积极携手上海市太阳能学会、光伏领跑者创新论坛、协鑫(集团)控股有限公司弗斯迈智能科技(江苏)有限公司、荷兰SMIT公司等六方,共同主办的“第三届全球钙钛矿与叠层电池产业化论坛”,将于 12 月 5~7 日在江苏昆山召开。届时德沪将详细介绍该设备的研发和应用技术。

4. 莱斯大学的高效、稳定研究

二维钙钛矿中的光激活层间收缩可以实现稳定高效的太阳能电池。

莱斯大学乔治 R 布朗工程学院的 Aditya Mohite 实验室的研究人员以及普渡大学和西北大学、美国能源部国家实验室洛斯阿拉莫斯、阿贡和布鲁克海文以及位于法国雷恩的电子与数字技术研究所 (INSA) 的合作者在钙钛矿电池的原子设计方面达到了新的标杆。由半导体钙钛矿制成的薄太阳能电池,在提高效率的同时也注重稳定性。

莱斯大学研究人员发现,阳光本身使二维钙钛矿中原子层之间的空间收缩,足以将材料的光伏效率提高18%。

5. HZB:完美的钙钛矿 - 完美的工艺

HZB研究所钙钛矿实验室的MBRAUN称,钙钛矿真空沉积的不良工艺控制是有机前体分子特性的结果(低蒸发温度,在腔室中产生分压),通过对系统的两个主要修改可以解决这些问题:

l 一种特殊的系统设计,用于优化受控过程的操作制度

l 一种新型高精度前驱体沉积源

图3:HZB 的 HySPRINT 钙钛矿实验室照片

包括多源共沉积工艺在内的挥发性化合物(例如MAI)的沉积可以在高度受控的高真空条件下进行。此外,可以可靠地使用荫罩来构造沉积材料。

6. 先进成像技术研究钙钛矿行为

剑桥大学的研究人员与剑桥的卡文迪什实验室、位于迪德科特的钻石光源同步加速器设施和日本冲绳科学技术研究所合作,首次使用了一套相关的多模态显微镜方法进行可视化,研究为什么钙钛矿材料似乎对其结构中的缺陷如此宽容。

优秀半导体的典型模型是非常有序的结构,但钙钛矿中组合的不同化学元素阵列创造了一个更加“混乱”的景观。通常这种异质性会导致材料中的缺陷,从而导致纳米级“陷阱”,从而降低设备的光伏性能。

但是,尽管存在这些缺陷,钙钛矿材料仍然显示出与其硅替代品相当的效率水平。事实上,同一小组的早期研究表明,无序结构实际上可以提高钙钛矿光电的性能,令人惊讶。他们的最新工作试图解释为何无序结构对于钙钛矿反而能提升性能。

7. 钙钛矿和 MOF 混合产生高度稳定的发光复合材料

世界上很多大学和实验室的研究人员最近都在尝试熔化金属有机框架 (MOF) ,并将它们与钙钛矿材料混合,以产生高度稳定的发光复合材料。据报道,该混合物可抵抗热、空气和湿气的暴露。

剑桥大学的化学家Thomas D. Bennett 在其论文中称,卤化铅钙钛矿,例如碘化铯铅,自然会显示出光致发光。然而这种发光相仅在高温下才稳定,当材料冷却时,它的影响就会消失。在这项新工作中,研究人员使用 MOF 玻璃保留了这种光致发光,以在室温下捕获这种亚稳相,同时封装和保护钙钛矿。

8. HZB 钙钛矿-叠层电池创造了 29.8% 新效率记录

《全球光伏》近日报道:由 Christiane Becker 教授、Bernd Stannowski 教授和 Steve Albrecht 教授领导的HZB团队共同成功将钙钛矿硅串联太阳能电池的效率提升至 29.80% 的新纪录。该结果已由 Fraunhofer ISE CalLab 正式认证,并记录在 NREL 图表中。

图4:HZB 串联 PSC 的效率接近 30%

该钙钛矿叠层电池基于两项创新:纳米纹理正面(左)和带有电介质反射器的背面(右)。

2020 年 1 月,HZB 钙钛矿叠层电池实现了29.15%效率纪录,此后不久Oxford PV宣布了 29.52% 的认证效率。从那时起,新记录的竞争一直在进行,30% 的效率就像是这项引人入胜的新技术的心理门槛,能够不断接近乃至超越或将彻底改变光伏行业。HZB 不同团队和研究所之间的良好合作让HZB在钙钛矿效率领域不断创造世界纪录。

9. 26㎝?的面积上实现了钙钛矿电池21.4%的转换效率

11月中旬,国际科学家团队使用特定的排列方式在26㎝?的面积上实现了钙钛矿电池21.4%的转换效率,创造了该尺寸的效率记录。

在0.09cm?的面积上,钝化制备的电池达到了23.9%的转换效率;当放大到26cm?时,电池的转换效率达到了21.4%。该电池在运行1000小时后保持了初始效率的85%,在氮气中加热到85摄氏度,1000小时后保持了初始效率的75%。

10.总投资20亿元!泰州锦能钙钛矿叠层电池项目落户

钙钛矿电池产业化再传来重磅消息:泰州锦能新能源有限公司钙钛矿铜铟镓硒叠层电池全产业链项目签约落户常德。公司将在常德规划建设薄膜光伏全产业链项目,总投资20亿元,主要建设钙钛矿铜铟镓硒叠层电池研究院、生产线、光伏电站及配套设施。项目全部建成投产达产后,量产效率达22%以上。

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