半透明的太阳能电池在发电的同时可以促进温室植物的生长

半透明的太阳能电池在发电的同时可以促进温室植物的生长温室和太阳能都需要大量的阳光，所以工程师们尝试将它们建造在同一结构中并不奇怪。实验表明，这基本上是一个双赢的局面--半透明的太阳能电池板可以产生相当数量的电力，同时也不会使植物失去重要的阳光。在某些情况下，植物甚至在那里茁壮成长。在这项新的研究中，加州大学洛杉矶分校的研究小组对现有配方进行了一些调整。他们从有机太阳能电池开始，这种电池由碳材料制成，可以被制作成透明、灵活的太阳能电池。这听起来非常适合在温室中使用，但缺点是这些有机材料在阳光下会迅速降解。因此，该团队添加了一种新的成分--一层名为L-谷胱甘肽的化学物质，以防止有机材料氧化和分解。在测试中，将有和没有这种保护层的有机太阳能电池放在太阳光下连续使用了1000小时。那些有额外保护层的电池保持了84%以上的原始效率，而那些没有保护层的电池在该时间内下降到20%以下。接下来，研究人员将太阳能电池放在模型温室里工作，搭配种植小麦、绿豆和西兰花。每种作物都在两种温室中的一种中生长，一种是透明的玻璃屋顶，上面点缀着一些无机太阳能电池，另一种是屋顶完全由半透明的有机太阳能电池组成。有机电池显示出13.5%的电力转换效率，并允许21.5%的可见光通过。但这似乎已经足够了--令人惊讶的是，这些温室内的植物的生长甚至比传统温室内的植物长得更好。研究小组认为这是因为L-谷胱甘肽层阻挡了可能损害植物的紫外线，以及可能使温室过热的红外线。该研究的主要作者YepinZhao说："我们没有想到有机太阳能电池的性能会超过传统的玻璃屋顶温室。但是我们重复了多次实验，结果都是一样的，经过进一步的研究和分析，我们发现植物的生长并不像我们原先想象的那样需要那么多的阳光。事实上，过多的阳光照射可能弊大于利，特别是在加利福尼亚这样的气候条件下，那里的阳光更加充足"。该团队现在已经成立了一家创业公司，以扩大这些有机太阳能电池的商业生产规模。该研究发表在《自然-可持续性》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348421.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348421.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

慕尼黑工业大学新发现可大幅提高有机太阳能电池的效率

慕尼黑工业大学新发现可大幅提高有机太阳能电池的效率太阳为地球提供了大量能量，但太阳能电池总会损失一部分能量。这是使用有机太阳能电池的一个障碍，尤其是对那些在创新应用中可行的太阳能电池而言。提高有机太阳能电池效率的一个关键因素是改善材料中积累的太阳能的传输。慕尼黑工业大学（TUM）的一个研究小组现已证明，某些有机染料可以帮助建立能量通过的"虚拟高速公路"。有机太阳能电池是一种轻型、极薄的能量收集器，作为一种柔性涂层，几乎适用于任何表面：基于有机半导体的太阳能电池开辟了一系列应用可能性，例如，可卷起的太阳能电池板和薄膜，或用于智能设备。但许多应用的一个缺点是，材料内部收集的能量传输相对较差。研究人员正在研究有机太阳能电池的基本传输过程，以找到改善这种传输的方法。德国慕尼黑工业大学光谱学理论方法教授弗兰克-奥特曼（FrankOrtmann）就是研究人员之一。他和他来自德累斯顿的同事们最关注的是光与材料之间的相互作用，尤其是所谓的激子的行为。FrankOrtmann教授（右）和MaximilianDorfner讨论特定分子如何提高有机太阳能电池的效率。图片来源：S.Reiffert/TUM"激子就像是太阳的燃料，必须以最佳方式加以利用，"身为"电子转换"卓越小组成员的奥特曼解释道。"当光子形式的光能与太阳能电池材料碰撞时，会被吸收并缓冲为激发态。这种中间状态被称为激子"。这些电荷在到达专门设计的界面之前不能用作电能。奥特曼和他的团队现在已经证明，可以使用有机染料创建所谓的激子传输高速公路。"让激子尽快到达这一界面之所以如此重要，是因为它们的寿命很短。"奥特曼说："传输速度越快、针对性越强，能量产量就越高，太阳能电池的效率也就越高。"这种有机染料分子被称为醌型花青素，由于其化学结构和出色的吸收可见光的能力，使其成为可能。因此，它们也适合用作有机太阳能电池的活性层，奥特曼解释说。"利用光谱测量和模型，研究人员能够观察到染料分子中飞驰的激子。"奥特曼补充说："我们的设计所提供的1.33电子伏特的数值远远高于有机半导体中的数值--可以说有机染料分子形成了一种超级高速公路。"这些基础性的新发现可以为在有机固体物质中实现有针对性的、更高效的激子传输铺平道路，从而加速开发性能更高的有机太阳能电池和有机发光二极管。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399865.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399865.htm

新技术大幅提高柔性太阳能电池的发电效率

新技术大幅提高柔性太阳能电池的发电效率研究人员通过引入"客体"成分，提高了三元有机太阳能电池的效率。这种改性可改善太阳能电池对阳光的吸收，优化太阳能电池的运行。通过对这种客体成分进行战略性放置和改性，他们实现了超过19%的功率转换效率提升。有机与无机太阳能电池有机光伏太阳能电池（OSC）是一种使用有机材料（通常由小分子或聚合物组成）将太阳光转化为电能的太阳能电池，有别于使用晶体硅或其他无机材料的传统无机太阳能电池。开放式太阳能电池的主要优点之一是灵活轻便。利用喷墨打印等基于溶液的工艺，它们可以廉价地制成柔性卷筒而非刚性面板，因此适合传感器、便携式充电器或可穿戴电子设备等多种应用。OSC还可以设计成半透明或各种颜色，从而可以美观地集成到建筑物、窗户或其他结构中。不过，与无机太阳能电池相比，开放式晶体管的功率转换效率（PCE）较低。TOSC在一定程度上改变了这一状况。传统的二元有机太阳能电池由供体材料和受体材料组成，与之不同的是，TOSC包含额外的第三种成分，通常称为"客体"。引入这种客体成分是为了优化太阳能电池运行的各个方面，从调整电池的内部能量流到改进电池如何将光能转化为电能。三元组份活性层中嵌入的主/客体"合金"聚集说明。资料来源：李永海客体"成分的作用对于提高PCE尤为重要的是，客体成分还可以拓宽可吸收光的光谱。通过选择一种能在供体或受体未覆盖的范围内吸收光的客体材料，可以提高电池对阳光的整体吸收率。同时，还能很好地调整混合薄膜的形态，使其能够进行激子解离、电荷生成和传输。鉴于客体成分可以发挥多种不同的功能，其在太阳能电池'三明治'或矩阵中的具体位置可以从根本上改变性能。该研究的合著者李永海说："根据其位置的不同，客体元件既可以以闪电般的速度传输能量，也可以帮助捕捉更多的阳光。"现有三种不同位置的可能性：嵌入供体材料，嵌入受体材料，或以某种方式分散在供体和受体界面之间，形成混合的合金状结构（聚集体）。但到目前为止，人们还很少关注客体成分的位置问题。实验细节和结果在研究中，研究人员在TOSC中使用了一种名为LA1的客体成分（与其他客体成分材料的结晶度不同）。LA1是一种小分子受体，研究人员用苯基烷基侧链对其进行了修饰--苯基烷基侧链是一种官能团（分子中原子的集合，具有自身的一系列特性），常用于设计用于光伏设备的有机材料。用苯基烷基侧链对LA1进行改性，在保持令人满意的兼容性的同时，改善了其结晶度和排列，从而提高了其在TOSC中的性能。此外，研究人员还通过对与主成分相互作用的各种条件（包括主/客体相容性、表面能、结晶动力学和分子间相互作用）进行调控，来调节客体成分的分布。通过这种方法，他们在大多数客体分子中发现了类似合金的聚集体，这些聚集体也渗透并分散到宿主分子中。令人印象深刻的是，这些嵌入式主/客"合金"的结晶尺寸可以很容易地进行微调，以改善电荷传输和抑制电荷重组。因此，研究人员最初能够实现15%以上的PCE增效，然后通过将客体成分与作为主成分的Y6系列受体相结合，他们实现了19%以上的更大增效。研究人员认为，他们已经取得了相当大的实验成功，但这些增益的驱动力在理论上仍然不太清楚。展望未来，研究人员希望能更好地阐明这些基本机制。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382215.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382215.htm

卷对卷印制太阳能电池能效创纪录

卷对卷印制太阳能电池能效创纪录英国剑桥大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）等机构科学家组成的国际科研团队，历经10年研发，利用钙钛矿创造了下一代卷对卷印制太阳能电池能效新纪录。相关研究论文发表于12日出版的《自然・通讯》杂志。研究负责人之一、CSIRO首席研究科学家度晶・瓦克博士指出，最新研制出的印刷太阳能电池板利用了钙钛矿这一新兴的太阳能电池材料。钙钛矿可配制成油墨并用于工业打印机。他们还通过专业的碳油墨，减少了在生产中使用昂贵金属（如黄金）的需求，进一步降低了生产成本。

铺满太阳能电池板的混合动力卡车每年可免费增程3000至6000英里

铺满太阳能电池板的混合动力卡车每年可免费增程3000至6000英里最初的560马力插电式混合动力实验卡车带有一个18米（59英尺）长的拖车，拖车上覆盖着100平方米（1076平方英尺）的太阳能电池板，其太阳能表面积相当于装有类似13.2千瓦峰值太阳能电池板的普通房屋的太阳能表面积。这辆卡车使用新型轻质串联太阳能电池，这种电池是基于Midsummer太阳能电池和新型过氧化物太阳能电池的组合，在瑞典运行时，年发电量估计为8000千瓦时。研究用卡车的电池容量为300千瓦时，其中卡车100千瓦时，拖车200千瓦时。即使考虑到瑞典与天气有关的太阳能匮乏问题，该卡车的太阳能贡献仍可提供每年长达5000公里（3100英里）的行驶里程。在日照时间较长的国家，可望获得更多随时可用的太阳能，研究人员预计，赤道附近国家的太阳能贡献率将增加一倍。也就是说，在太阳能充足的国家，卡车可以免费多行驶10000公里（6200英里）。太阳能卡车是由瑞典创新机构Vinnova资助的一个研究项目方开发的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380915.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380915.htm