钙钛矿太阳能电池作为一种新型低廉高效光伏技术在近年来备受关注。自从2009年日本科学家Miyasaka首次报道钙钛矿太阳能电池以来,在短短的几年内,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.8%上升到22.7%。与此同时,钙钛矿电池的器件稳定性也大幅度提高。这些高速的发展背后是世界各国科学家针对钙钛矿电池的基础科学难题的理解以及器件技术瓶颈的攻关。尤其是,在2017年,钙钛矿太阳能电池在规模化制备,器件稳定性,乃至毒性等各个方面都有着惊喜表现。1. 新型通用钙钛矿器件空穴传输界面界面损失是钙钛矿太阳能电池商业化之路上的一个重大问题。寻找一个通用的可溶液制备稳定并廉价的界面异常重要。 Christoph J Bravec 等人发现,使用Ta掺杂的WOx/共聚物组成的空穴传输层(PDCBT/Ta-WOx)可以形成准欧姆接触,有效降低界面势垒,阻止金属Au迁移,结合使用C60单层自组装膜(C60-SAM)作为电子传输层,可以使得新型的钙钛矿太阳能电池效率可达21.2%,并且可以稳定运行超过1000小时。
文献衔接:http://science.sciencemag.org/content/358/6367/11922. 钙钛矿量子点电池钙钛矿量子点电池在低毒性溶液制备以及稳定性方面相对于普通钙钛矿薄膜电池有着独特的优势,但是钙钛矿量子点太阳能电池的效率相对较低,主要是因为钙钛矿量子点内部的载流子传输性能相对较差。 美国可再生能源实验室Joseph M. Luther等人使用卤化物盐类表面处理CsPbI3钙钛矿量子点,发现处理后的钙钛矿量子点的载流子传输性能大大提高,取得了13.43%的量子点太阳能电池记录效率。
钙钛矿光伏组件制备技术取得突破9月底,2017年诺贝尔化学奖大热技术—钙钛矿太阳能电池,武汉理工大学程一兵团队已取得实质性突破,与理想的大规模应用越来越近。 程一兵介绍,该团队开发的5cm x 5cm 塑料基板柔性钙钛矿太阳能电池组件,8月8日通过国家光伏质量监督检验中心第三方认证,获得了组件转换效率11.4%的结果,远超日本东芝公司于今年9月25日宣布的5cm x 5cm柔性钙钛矿太阳能电池组件10.5%的转换效率世界纪录。 10cm x 10cm 玻璃基板钙钛矿太阳能电池组件制备技术也获得重大突破,在国家光伏质量监督检验中心验证的组件效率为13.98%,居国际同类产品第三方论证效率首位。
基于非铅钙钛矿单晶的X射线探测器华中科技大学武汉光电研究中心唐江教授团队在X射线探测器领域取得了新进展。研究团队首次提出了基于铯银铋溴(Cs2AgBiBr6)双钙钛矿单晶的X射线直接探测,制备的探测器灵敏度可达105 µC Gy air -1cm–2,最低检测限为59.7 nGyair s-1,工作电压和灵敏度显著优于商用非晶硒探测器水平,有望显著降低X射线成像时需要的剂量,降低医疗测试时致癌风险,应用前景广阔。基于氧化锌电子传输层的钙钛矿太阳能电池近日,电子科技大学的李世彬教授和伦敦大学学院巫江博士等人以“Perovskite Solar Cells with ZnO Electron-Transporting Materials”为题在Advanced Materials上发表了综述文章。 文章总结了氧化锌电子传输材料的物理性质,常见制备方法,基于氧化锌电子传输材料的钙钛矿太阳能电池的研究进展以及氧化锌材料对太阳能电池性能以及稳定性的影响,并讨论了提升基于氧化锌电子传输材料的钙钛矿太阳能电池性能以及稳定性的一些手段。
无机—有机钙钛矿材料在新型薄膜太阳能电池中的应用基于钙钛矿薄膜电池的研究现状,中国科学院物理研究所孟庆波研究员领导的研究团队近期以“Inorganic-organic halide perovskites for new photovoltaic technology”为题发表在国家科学评论。 该论文着重探讨和总结了钙钛矿材料的半导体掺杂、结电场、缺陷态、离子迁移及其诱导的半导体性质演化等关键物理特性。理论研究表明,三元钙钛矿材料的自掺杂(比如原子缺失、间隙和替位)可以诱导产生p型或n型载流子。目前,实验上已经初步能够通过控制薄膜沉积的物理化学过程实现对钙钛矿载流子类型的调控,比如:在两步法中实现了甲胺铅碘空穴浓度的控制。
意大利氧化石墨烯可极大提高钙钛矿电池的发电效率日前,佛洛伦萨大学物理与天文学院的一组研究人员在《先进能源材料》期刊上发表了他们的研究成果,表明采用氧化石墨烯这种材料可以极大提高钙钛矿电池的发电效率。 研究人员详细阐述了石墨烯和氧化石墨烯是如何与锂原子掺杂在一起构成钙钛矿电池并提高其光电转化效率的,不仅是载流子迁移率,电池的缺陷密度也得到很大改善。 科学家在制作电子传输层时采用石墨烯掺杂介孔材料二氧化钛(GmTiO2),外加氧化石墨烯隔离层(GO-Li),发现载流子迁移率较普通mTiO2大大提高。 澳大利亚高效硒化铅量子点太阳能电池胶体量子点拥有带宽可调节、造价低廉等优势,被认为是一种应用前景广阔的太阳能电池材料,其中硒化铅(PbSe)量子点以多重激子效应和高效载流子迁移为著称。 近日,澳大利亚新南威尔士大学的Zhilong Zhang 博士(第一作者)与Shujuan Huang博士(通讯作者)等人在Advanced Materials上发表题为“A New Passivation Route Leads to Over 8% Efficient PbSe Quantum Dot Solar Cells via Direct Ion Exchange with Perovskite Nanocrystals”的文章。
几种染料敏化太阳能电池Wikimedia Commons/Ronald vera saavedra colombia(bogota) ISE 研究人员表示,使用卤族元素有可能将染料敏化电池的转换效率提高25%,因为这些元素在此类电池中的存在能够加速电解质和半导体之间的电子转移。 他们在实验中使用了含氟、溴、氯和碘的四种不同染料,并用X射线吸收光谱法观察了整个过程。研究还表明,较大的卤素在加速电子转移方面有更好的表现,而含碘染料通过电解质的再生速度几乎快了三倍。 卤素并不是太阳能电池研究中的重点。它们只能形成存在时间不到10微秒的微弱瞬态键,且只占太阳电池中所有原子的一小部分。研究人员对这些键可以在太阳能转换中造成显著差异而欣喜不已。(来源:pv-magazine)