32.5%！过氧化物/硅串联太阳能电池技术进步打破了转化效率纪录

32.5%！过氧化物/硅串联太阳能电池技术进步打破了转化效率纪录但最好的结果似乎是当这两种材料搁置其竞争关系并合作时。过氧化物/硅串联太阳能电池比任何一种材料单独使用都更有效，因为它们能够收集太阳光谱的不同部分--过氧化物能更好地吸收蓝光，而硅则更注重红色和红外波长。新的HZB装置是由一个由几层薄的过氧化物组成的顶部电池和一个用硅做的底部电池组成的。有了一系列的层，不同颜色的光就可以过滤到较低的层次，并将电损耗降到最低。该团队还在活性区域和电极之间设计了一个新界面，这有助于提高电池的整体效率。新型过氧化物/硅串联太阳能电池的分解图最终的结果是一个拥有32.5%转化效率的过氧化物/硅串联太阳能电池。根据美国国家可再生能源实验室（NREL）保存并定期更新的图表，这个已经被独立验证的新记录是目前所有新兴光伏技术中最高的。与几个月前的记录保持者31.25%相比，这是一个相当大的进步，而一年前它甚至不到30%。该团队声称这一最新进展将该技术推向了一个重要的新领域。HZB科学主任BerndRech教授说："在32.5%转化率下，HZB串联的太阳能电池效率现在已经达到了以前只有昂贵的III/V半导体才能达到的范围。NREL的图表清楚地显示了EPFL和HZB的最后两个增长是多么的壮观"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335723.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335723.htm

韩国科学家解决金属氧化物层降解问题 实现21.68%的透明太阳能电池效率

韩国科学家解决金属氧化物层降解问题实现21.68%的透明太阳能电池效率韩国能源研究所（KoreaInstituteofEnergyResearch）大大推进了半透明过氧化物太阳能电池技术的发展，实现了21.68%的世界领先效率，并显示出卓越的耐久性。这一突破旨在提高太阳能电池在窗口和串联配置中的应用，应对到2050年实现碳中和的关键挑战。通过创新研究，该团队提高了这些电池的稳定性和效率，为太阳能领域做出了重大贡献。资料来源：韩国能源研究院这种半透明太阳能电池的效率达到破纪录的21.68%，是世界上使用透明电极的过氧化物太阳能电池中效率最高的。此外，它们还表现出了卓越的耐久性，在运行240小时后仍能保持99%以上的初始效率。为了到2050年实现碳中和，关键在于实现下一代太阳能电池技术的"超高效率"和"应用领域多样化"，克服安装空间和国土面积的限制。这就需要高效和多功能的技术，如串联太阳能电池和窗用太阳能电池。这两种技术都需要高效、稳定的半透明过氧化物太阳能电池。为了制造半透明的过氧化物太阳能电池，有必要将传统不透明太阳能电池的金属电极换成允许光线通过的透明电极。在此过程中，会产生高能粒子，导致空穴传输层性能下降。左起为透辉石太阳能电池、半透明透辉石太阳能电池、透辉石-硅串联太阳能电池。资料来源：韩国能源研究院为了避免这种情况，通常会在空穴传输层和透明电极层之间沉积一层金属氧化物作为缓冲。然而，与在相同条件下生产的不透明太阳能电池相比，半透明器件的电荷传输性能和稳定性都有所下降，其确切原因和解决方案尚未明确。研究人员利用电光分析和原子级计算科学，找出了在制造半透明过氧化物太阳能电池过程中电荷传输性能和稳定性降低的原因。他们发现，为提高空穴传输层导电性而加入的锂离子（Li）会扩散到作为缓冲层的金属氧化物层中，最终改变金属氧化物缓冲层的电子结构，使其特性降低。此外，除了找出原因之外，研究人员还通过优化空穴传输层的氧化时间来解决问题。他们发现，通过优化氧化，将锂离子转化为稳定的氧化锂（LixOy），可以减轻锂离子的扩散现象，从而提高器件的稳定性。这一发现揭示了以前被认为是简单反应副产品的氧化锂在提高效率和稳定性方面可以发挥关键作用。安世镇、安承奎、严康勋（左起）和纳克维-赛义德-迪达尔-海德尔（NaqviSyedDildarHaider）在圆圈内。图片来源：韩国能源研究院所开发的工艺制成的半透明过氧化物太阳能电池效率高达21.68%，是所有透明电极过氧化物太阳能电池中效率最高的。此外，这项研究还证明，在黑暗储存条件下400小时和在连续照明运行条件下240多小时，其初始效率仍能保持在99%以上，令人印象深刻，展示了其出色的效率和稳定性。研究团队进一步将开发的太阳能电池用作串联太阳能电池的顶层电池，创造了国内首个双面串联太阳能电池，既可利用从背面反射的光，也可利用从正面入射的光。通过与JusungEngineeringCo.,Ltd.和德国Jülich研究中心合作，双面串联太阳能电池在后方反射光为标准太阳光20%的条件下，实现了较高的双面等效效率，四端子为31.5%，双端子为26.4%。这项研究的负责人、光伏研究部的AhnSeJin博士表示："这项研究通过考察有机化合物和金属氧化物缓冲层界面上发生的降解过程，在该领域取得了重大进展，而这种降解过程是半透明过氧化物太阳能电池所独有的，我们的解决方案很容易实现，这表明我们开发的技术在未来的应用中具有巨大潜力"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420785.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420785.htm

新涂层解决了过氧化物酶太阳能电池的最后一个弱点

新涂层解决了过氧化物酶太阳能电池的最后一个弱点硅太阳能电池可能有几十年的领先优势，但在仅仅大约15年之后，过氧化钙正在迅速缩小差距。它不仅效率接近硅，而且更便宜、更轻、更灵活。但是，当然也有一个问题--过氧化物在暴露于元素中时往往会分解，这对于设计在太阳下整天、每天、几十年的设备来说并不理想。科学家们已经通过添加笨重的分子、二维添加剂、头发制成的碳纳米点或量子点以及其他东西来实验加强它们。现在，一个团队已经使用一种新的粘合剂来保护过氧化物。它被称为BondLynx，它最初是由加拿大材料公司XlynX生产的，用于其他用途，然后在太阳能电池上进行测试。过氧化物的问题始于材料中的有机成分被热和光激活，并可能逃逸，从而削弱过氧化物并破坏太阳能电池中的其他材料。BondLynx是一种交联剂，可与这些有机成分形成化学共价键，防止它们松动并降低效率。研究小组用BondLynx处理过氧化物太阳能电池，然后将它们暴露在长期的热和光下，以观察它们与没有经过处理的太阳能电池相比的表现差异。这些太阳能电池开始时的效率为24%，在连续暴露于模拟阳光下1000小时后，几乎保持了99%的效率。相比之下，在相同的条件下，未经处理的太阳能电池在相同的时间范围内损失了其原始效率的35%。这些太阳能电池还被暴露在60°C（140°F）的恒定热量下600小时。经过BondLynx处理的电池在这段时间内成功保持了近98%的效率，而对照组则损失了27%。虽然测试只进行了几个月，但经过处理的细胞几乎没有失去任何转化效率，这表明它们应该能够忍受更长时间。加上最近的另一种涂层，估计可以使过氧化物太阳能电池有30年的寿命，这个勇敢的新竞争者可能已经弥补了它的致命弱点，并很快挑战硅的太阳能霸主地位。该研究发表在《焦耳》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362481.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362481.htm

加州大学洛杉矶分校的技术突破可能带来更耐用、更便宜的太阳能电池

加州大学洛杉矶分校的技术突破可能带来更耐用、更便宜的太阳能电池从理论上讲，基于过氧化物的太阳能电池可以用比硅成本更低、更容易获得的原材料来制造；它们也可以用更少的能源和更简单的制造工艺来生产。但是到目前为止，一个绊脚石是过氧化物在暴露于光和热的情况下会分解--这对旨在从太阳中产生能量的设备来说尤其成问题。加州大学洛杉矶分校的博士后研究员和该研究的第一作者YepinZhao拿着一枚基于过氧化物的太阳能电池。资料来源：YangLab/UCLA现在，一个由加州大学洛杉矶分校领导的国际研究合作已经开发出一种方法，在太阳能电池中使用过氧化物，同时保护它不受导致其恶化的条件影响。在最近发表在《自然材料》上的一项研究中，科学家们将少量的离子-也就是带电的原子直接添加到过氧化物中。他们发现，当暴露在光和热下时，增强后的过氧化物晶体不仅更加耐用，而且还能更有效地将光转化为电。通讯作者、加州大学洛杉矶分校工程系CarolandLawrenceE.Tannas,Jr.教授说："可再生能源至关重要。过氧化物将是一个游戏规则的改变者，因为它可以以硅的方式进行大规模生产，而且我们已经确定了一种添加剂，将使这种材料变得更好。"卤化物过氧化物能够将光转化为电，是由于其分子形成重复的立方体网格的方式。这种结构是由带相反电荷的离子之间的键固定在一起的。但是，光和热往往会导致带负电的离子从过氧化物中弹出，这破坏了晶体结构，削弱了该材料的能量转换特性。图中显示了未经改变的过氧化物分子（左）的结构，其中碘离子（紫色）正在迁移；以及添加了钕离子（红色）的过氧化物分子，以帮助保留碘离子。资料来源：YangLab/UCLA钕通常被用于麦克风、扬声器、激光器和装饰玻璃。它的离子大小正好可以嵌在立方过氧化物晶体中，而且它们带有三个正电荷，科学家们假设这将有助于将带负电的离子固定在原位。研究人员在每10000个过氧化物分子中加入了大约8个钕离子，然后测试了该材料在太阳能电池中的性能。在最大功率下工作并在连续光照下超过1000小时，使用增强型过氧化物的太阳能电池保持了约93%的光转换效率。相比之下，使用标准过氧化物的太阳能电池在相同的条件下经过300小时后失去了一半的电力转换效率。研究小组还在没有任何设备取电的情况下对太阳能电池进行了连续照射，这加速了过氧化物的降解。一个使用含钕的过氧化物的设备在超过2000小时后保留了84%的电力转换效率，而一个使用标准过氧化物的设备在该时间后直接无法使用。为了测试材料承受高温的能力，研究人员将带有这两种材料的太阳能电池加热到大约180华氏度。使用增强型过氧化物的太阳能电池在超过2000小时后保持了约86%的效率，而标准的过氧化物装置在这段时间内完全失去了将光转化为电能的能力。在以前的许多旨在使过氧化物燃料电池更耐用的研究中，研究人员已经尝试在材料上添加保护层，但这在很大程度上是失败的。增强材料本身的想法来自于主要作者YepinZhao，他是Yang实验室的一名博士后研究人员。Zhao说，他的灵感来自于一种通常用于生产硅半导体的技术--添加少量的其他化合物来改变材料的特性。Zhao说："离子往往像高速公路上的汽车一样在过氧化物中移动，这导致了材料的分解。有了钕，我们找到了一个路障来减缓交通并保护材料。"Yang说，这一进展可能有助于过氧化物太阳能电池在未来两到三年内进入市场。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336383.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336383.htm

科学家揭示效率破纪录的串联太阳能电池背后的秘密

科学家揭示效率破纪录的串联太阳能电池背后的秘密透辉石/硅串联太阳能电池的照片。晶片中间的活性区域被银电极包围。图片来源：JohannesBeckedahl/LeaZimmerman/HZB"柏林亥姆霍兹中心在硅异质结技术和包晶体太阳能电池方面都积累了丰富的专业知识，而且合作非常密切，因此我们才有可能取得这一成果，"柏林亥姆霍兹中心包晶体串联太阳能电池研究小组负责人SteveAlbrecht教授说。例如，HySPRINT创新实验室的包光体专家和光伏能力中心（PVcomB）的硅专家已经为串联太阳能电池创造了多项效率世界纪录。现在，《科学》杂志首次详细介绍了这种串联太阳能电池，2022年12月，它还创造了新的效率世界纪录，将32.5%的入射日光转化为电能，成为当时的头条新闻。这一世界纪录一直保持到2023年4月中旬被沙特阿拉伯KAUST研究中心光伏实验室的一个小组打破。该研究领域竞争异常激烈，全世界有许多小组都在从事这一领域的研究。现在，HZB团队再次率先提交了一份扎实、科学严谨的同行评审技术出版物，其中包含精确的测量数据集以及有关串联电池结构的详细信息。图中所示为串联太阳能电池的结构示意图，底部电池由硅制成，顶部电池由包晶石制成。顶部电池利用光谱中的"蓝光"成分，而底部电池则转换红光和近红外线。不同的薄层优化了光的利用，并将损耗降至最低。图片来源：EikeKöhnen/HZB阿尔布雷希特和他的团队主要依靠博士后研究员西尔维亚-马里奥蒂（SilviaMariotti）博士和艾克-科宁（EikeKöhnen）博士开发的一种经过大幅改良的过氧化物晶化合物和一种新型碘化哌嗪分子进行复杂的表面改性。这在很大程度上抑制了电荷重组，并显著降低了相关损耗。利用特殊的测量技术，研究人员能够详细分析串联电池界面和各层的基本过程，并在加深理解的基础上进一步优化这些过程。随后，研究人员将研发成果结合起来，应用于串联太阳能电池，并对顶部电极进行了进一步调整，以改善光学性能。来自不同机构的许多专家都参与了串联电池的生产和开发：例如，波茨坦大学的一个小组对单个和串联电池进行了先进的光电测量；西班牙圣塞巴斯蒂安的JoxeMariKorta中心合成了用于改性表面的新型分子；立陶宛考纳斯技术大学的一个小组帮助加工了薄膜质量极高的新型过氧化物化合物。只有将所有改性结合起来，才有可能实现光电压（开路电压）和光电流的最大值，从而提高效率。在过去几年中，世界各地的研究机构和光伏公司一直在不断提高太阳能电池的效率。最近两年的情况尤其令人兴奋：2021年底，德国联邦科学院的团队将硅和过氧化物串联太阳能电池的效率提高到了略低于30%（29.8%）的创纪录水平。这是通过在太阳能电池中引入特殊的周期性纳米结构实现的。2022年夏天，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）报告了一种效率为31.3%的经认证的串联电池。从2022年12月到2023年4月中旬，世界纪录又回到了HZB，达到了32.5%，直到沙特阿拉伯的KAUST光伏实验室在实验室中展示了33.2%的过氧化物硅串联电池。2023年5月，KAUST甚至成功地将这一记录提高到了33.7%。阿尔布雷希特说："我们对我们科学学科的这些巨大进步感到非常兴奋。它们给我们带来了希望，让我们相信这项技术能够在未来数年内为应对气候变化的可持续能源供应做出重要贡献，因为珍珠光泽石/硅串联太阳能电池的升级和工业化生产也是可行的"。HZB的科学主任BerndRech教授说："硅/透辉石串联太阳能电池的效率现在已经达到了以前只有昂贵的III/V半导体才能达到的范围"。制造这种串联太阳能电池的技术原则上已经存在，而且成本可能很低；现在的重点是进一步提高户外使用的稳定性。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378677.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378677.htm

添加银反射镜使过氧化物太阳能电池的效率提高三倍

添加银反射镜使过氧化物太阳能电池的效率提高三倍现在，一项新的研究将过氧化物的效率提高了3.5倍，甚至没有对材料本身进行调整。相反，研究小组发现，在其下方添加一层不同的材料，改变了过氧化物中电子的相互作用，减少了一个能量消耗的过程。过氧化物和其他光伏材料通过让阳光激发材料中的电子来发电，使它们从原子中跳出，准备被引导以产生电流。但有时，电子会落回它们留下的"空洞"中，减少了整体电流，因此也降低了材料的效率。这就是所谓的电子重组。研究人员发现，他们能够通过将过氧化物放置在由单独的银或银和氧化铝的交替层组成的衬底上，大幅减少电子重组。该团队说，这样做会产生一种镜子，产生电子-空穴对的反转图像，从而减少电子与空穴重组的可能性。在测试中，工程师们表明，加入这些层后，光转换的效率提高了3.5倍。该研究的主要作者郭春雷说："一块金属可以做的工作和湿式实验室里的复杂化学工程一样多。随着新的过氧化物的出现，我们就可以用我们基于物理学的方法来进一步提高它们的性能。"这项研究发表在《自然-光子学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345339.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345339.htm