新研发的全过氧化物串联太阳能电池拥有创纪录的高效率和电压表现

新研发的全过氧化物串联太阳能电池拥有创纪录的高效率和电压表现从效率上看，过氧化物燃料电池的运用比例在十年多一点的时间里急剧上升，从2009年的4%以下上升到2021年的25%以上，以至于现在可以与硅基太阳能电池匹敌。在所谓的串联电池中，它的效果甚至更好，在这种电池中，多层材料被堆叠在一起，以收集来自太阳的不同波长的光。例如，Perovskit-硅串联太阳能电池最近超过了30%的效率里程碑。在这项新的研究中，一个来自多伦多大学的工程师团队创造并测试了一个全过氧化物串联太阳能电池。一个太阳能电池怎么可能是全过氧化物而仍然是串联的呢？这是因为该材料的厚度和化学成分可以被调整，使其能够利用太阳光谱的不同部分，因此两种不同的材料可以结合在一个设备中。"在我们的电池结构中，顶部的过氧化物层有一个更宽的带隙，它在光谱的紫外线部分以及一些可见光中吸收良好，"该研究的共同牵头人李崇文说。"底层有一个狭窄的带隙，它更多地被调整到光谱的红外部分。在这两者之间，我们可以实现覆盖比用硅材料吸收更多的光谱。"使用这种设计，该团队报告说，一个尺寸为1平方厘米（0.15英寸）的太阳能电池的最大效率为27.4%，这将是这种类型的电池的新纪录，并且对于任何类型的太阳能电池来说都令人印象深刻。然而，该团队并没有声称自己是冠军，因为美国国家能源局之前的独立认证记录了26.3%的效率，而全过氧化物串联太阳能电池比目前的官方纪录保持者仅差0.1%。该电池确实在其电压表现方面取得了新的纪录。该团队测量的开路电压为2.19伏，是所有全过氧化物串联太阳能电池中最高的。这两个令人印象深刻的数据都是由于在过氧化物吸光层和携带电子的层之间的界面上进行了调整。研究小组发现，电场在整个过氧化物的表面并不一致，这意味着一些电子会流失到电路中。因此，研究小组添加了一层被称为1,3-丙二铵（PDA）的薄涂层，它使表面的电荷分布更均匀。该团队表示，未来的工作将集中在通过使电池更稳定、增加电流和扩大电池的尺寸来提高太阳能电池的效率。该研究发表在《自然》杂志上。了解更多：https://news.engineering.utoronto.ca/international-research-collaboration-produces-all-perovskite-tandem-solar-cell-with-high-efficiency-record-voltage/...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332957.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332957.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

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

研究人员利用透辉石-硅串联电池突破30%太阳能转化效率

研究人员利用透辉石-硅串联电池突破30%太阳能转化效率研究人员在两项不同的研究中开发出了制造功率转换效率超过30%的过氧化物硅串联太阳能电池的方法，突破了硅基光伏技术的传统极限。其中一项研究通过使用膦酸添加剂优化硅基上的包晶石沉积来提高效率，另一项研究则使用离子液体来改善电荷提取，结果效率分别达到31.2%和32.5%。提高太阳能电池效率的一种方法是优化阳光光谱，以便将其转化为能量。这可以通过将两种或两种以上相互连接的光活性材料堆叠成一个单一装置来实现，从而提高太阳能的收集效率。将过氧化物太阳能电池和硅太阳能电池组合成串联装置，可为实现高性能光伏发电提供一条前景广阔的途径。研究人员通过两项不同的研究，介绍了开发PCE超过30%的透辉石-硅串联太阳能电池的不同策略。StefaanDeWolf和ErkanAydin在一篇相关的《视角》中写道："突破这一阈值为高性能、低成本的光伏产品进入市场提供了信心。"在一项研究中，XinYuChin及其同事表明，在以微米金字塔为特征的硅底电池（行业标准配置）上均匀沉积包晶顶部电池可促进串联太阳能电池产生高光电流。Chin等人的研究表明，在电池的加工过程中使用膦酸添加剂不仅能改善包晶石的结晶过程，还有助于减少重组损耗。在概念验证中，作者制造了一个活性面积为1.17平方厘米的装置，其认证PCE为31.2%。SilviaMariotti及其同事采用了另一种方法，他们的研究表明，使用离子液体（碘化哌嗪）可以通过产生正偶极子改善带排列，并增强三卤化物包晶和电子传输层界面的电荷提取。通过这种改良，Mariotti等人开发出了一种包晶石-硅串联太阳能电池，其开路电压高达2.0伏，经认证的PCE高达32.5%。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380351.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380351.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

突破极限：串联太阳能电池转化效率超过20%

突破极限：串联太阳能电池转化效率超过20%这项研究发表在2024年3月4日出版的《能源材料与器件》杂志上。光伏技术是一种利用太阳光并将其转化为电能的技术，因其提供清洁的可再生能源而广受欢迎。科学家们不断努力提高太阳能电池的功率转换效率，即效率的衡量标准。传统单结太阳能电池的功率转换效率已超过20%。要使单结太阳能电池的功率转换效率达到肖克利-奎塞尔极限以上，需要更高的成本。然而，通过制造串联太阳能电池，可以克服单结太阳能电池的肖克利-奎塞尔极限。利用串联太阳能电池，研究人员可以通过将太阳能电池材料堆叠在一起获得更高的能源效率。研究小组利用一种名为硒化锑的半导体，致力于制造串联太阳能电池。过去对硒化锑的研究主要集中在单结太阳能电池的应用上。但研究小组知道，从带隙的角度来看，这种半导体可能被证明是串联太阳能电池的合适底部电池材料。"硒化锑是一种适用于串联太阳能电池的底部电池材料。然而，由于使用硒化锑作为底部电池的串联太阳能电池的报道很少，因此人们很少关注它的应用。"中国科学技术大学材料科学与工程学院教授陈涛说："我们用它作为底部电池组装了一个具有高转换效率的串联太阳能电池，证明了这种材料的潜力。与使用单层半导体材料的单结太阳能电池相比，串联太阳能电池吸收阳光的能力更强。串联太阳能电池能将更多的太阳光转化为电能，因此比单结太阳能电池更节能。"演示概念验证串联太阳能电池，该电池由硒化锑和宽带隙过磷酸钙作为底部和顶部子电池吸收材料组成。通过优化顶部电池的透明电极和底部电池的制备工艺，该装置实现了超过20%的功率转换效率。来源：《能源材料与器件》，清华大学出版社研究小组制作了具有透明导电电极的过氧化物/硒化锑串联太阳能电池，以优化光谱响应。他们通过调整顶部电池透明电极层的厚度，获得了超过17%的高效率。他们通过引入双电子传输层，优化了硒化锑底部电池，实现了7.58%的功率转换效率。当他们用机械方法将顶部和底部电池组装成四端串联太阳能电池时，功率转换效率超过了20.58%，高于独立子电池的功率转换效率。他们的串联太阳能电池具有出色的稳定性和无毒成分。陈说："这项工作提供了一种新的串联器件结构，并证明硒化锑是一种很有前景的吸收材料，可用于串联太阳能电池的底部电池应用。"展望未来，研究小组希望努力开发集成度更高的双端串联太阳能电池，并进一步提高器件性能。"硒化锑的高稳定性为制备两端串联太阳能电池提供了极大的便利，这意味着它在与多种不同类型的顶层电池材料搭配时可能会取得良好的效果。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433485.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433485.htm