新材料可大幅提高太阳能电池板的效率

新材料可大幅提高太阳能电池板的效率美国利哈伊大学的一个研究小组创造了一种材料，它可以大大提高太阳能电池板的效率。使用这种材料作为太阳能电池活性层的原型显示出80%的平均光电吸收率、很高的光激发载流子生成率以及前所未有的高达190%的外部量子效率(EQE)--这远远超过了硅基材料的肖克利-奎塞尔理论效率极限，并将光伏量子材料领域推向了新的高度。ChindeuEkuma。资料来源：利哈伊大学物理学教授ChineduEkuma在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上发表了他与利哈伊大学博士生SrihariKastuar合作开发这种材料的论文。先进的材料特性这种材料的效率飞跃主要归功于其独特的"中间带态"，即材料电子结构中的特定能级，使其成为太阳能转换的理想选择。这些态的能级在最佳子带间隙内，即材料能有效吸收阳光并产生电荷载流子的能量范围，约为0.78和1.26电子伏特。此外，这种材料在电磁波谱的红外线和可见光区域的高吸收率表现尤为出色。以CuxGeSe/SnS为活性层的薄膜太阳能电池示意图。资料来源：Ekuma实验室/利哈伊大学在传统太阳能电池中，最大EQE为100%，即每吸收一个太阳光光子，就能产生和收集一个电子。然而，过去几年中开发的一些先进材料和配置已证明能够从高能光子中产生和收集一个以上的电子，即EQE超过100%。斯里哈里-卡斯图阿尔，利哈伊大学。资料来源：利哈伊大学虽然这种多重激子生成（MEG）材料尚未广泛商业化，但它们有可能大大提高太阳能发电系统的效率。在Lehigh开发的材料中，中间带态能够捕获传统太阳能电池通过反射和产热等方式损失的光子能量。材料开发与潜力研究人员利用"范德华间隙"（层状二维材料之间的原子级微小间隙）开发出了这种新型材料。这些间隙可以限制分子或离子，材料科学家通常利用它们来插入或"插层"其他元素，以调整材料特性。为了开发新型材料，利哈伊大学的研究人员在硒化锗（GeSe）和硫化锡（SnS）制成的二维材料层之间插入了零价铜原子。Ekuma是计算凝聚态物理方面的专家，在对该系统进行了大量计算机建模并证明其理论前景后，他开发了这一原型作为概念验证。他说："其快速反应和更高的效率有力地表明了铜掺杂GeSe/SnS作为一种量子材料在先进光伏应用中的使用潜力，为提高太阳能转换效率提供了一条途径。这是开发新一代高效太阳能电池的理想候选材料，将在满足全球能源需求方面发挥至关重要的作用。"虽然将新设计的量子材料整合到当前的太阳能系统中还需要进一步的研究和开发，但埃库马指出，用于制造这些材料的实验技术已经非常先进。随着时间的推移，科学家们已经掌握了将原子、离子和分子精确插入材料的方法。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427195.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427195.htm

新研发的超薄涂层使太阳能电池板具有自清洁功能

新研发的超薄涂层使太阳能电池板具有自清洁功能该团队创造了一种涂层，它可以根据一天中的不同时间改变对水的反应，使其能够相当迅速地清除任何积聚的灰尘和污垢。关键成分是氧化钛，它在正常状态下会排斥水，形成容易滚落的水滴。然而，当氧化钛暴露在紫外线下时，它就会改变状态，变得高度吸水，从而使表面保持湿润，形成一层薄薄的水。实际上，这就形成了一个自我清洁的涂层。白天积累的灰尘或污垢不能粘在表面上，因为薄薄的水层将其挡住了，然后在晚上，水珠变成水滴，很容易滚落，从而将污垢带走。当氧化钛被紫外线激活时，它还可以破坏有机分子，有效地对表面进行消毒。新的自清洁玻璃涂层的样品，显示了它的拒水阶段（顶部）和引水阶段（底部）。这个一般的想法以前已经在自清洁玻璃中实现了，但它通常涉及到水排斥或水吸引的机制，而不是两者都有。更妙的是，弗劳恩霍夫团队的新涂层被设计成可以大规模生产，并且可以全面应用于现有的太阳能电池、窗户和其他表面。在测试中，该团队使用一个试验工厂生产出30厘米（11.8英寸）宽、20米（65.6英尺）长、只有100微米厚的薄玻璃卷，其中的氧化钛涂层厚度达到150纳米。当然还有一些障碍需要克服。该团队说，这种薄玻璃仍然非常脆弱，容易受热。未来的工作将集中于改进这一点，调查使用聚合物薄膜的可能性。这项研究将于4月在慕尼黑举行的BAU贸易展览会上公布。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341693.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341693.htm

美国35%的制造业可由屋顶太阳能电池板供电

美国35%的制造业可由屋顶太阳能电池板供电该研究由东北大学的研究人员进行，利用美国能源部制造业能源消耗调查的数据来评估屋顶太阳能系统的潜在发电量，并与一般制造设施的每单位面积的电力需求进行比较。研究结果显示，根据不同的季节，屋顶太阳能装置可以完全满足5-35%的美国制造业的电力需求，其中家具、纺织和服装行业的收益最大。东北大学土木与环境工程副教授MatthewEckelman博士说："目前，美国制造业所需的电力中只有不到0.1%是通过可再生的现场能源产生的。如果我们要实现脱碳目标，这种情况必须改变，在许多情况下，屋顶太阳能电池板现在是供应低碳能源的一个可行的选择。"在全球范围内，工业部门是能源使用以及相关温室气体和碳排放的主要贡献者。因此，制造业已成为全球去碳化努力的一个重要目标，许多公司正在转向低碳能源。新的研究表明，屋顶太阳能电池板现在可以成为许多制造业单位的一个可行的选择，因为它们有大而平的屋顶，同时价格下降，效率提高，而且安装灵活。从季节上看，美国近40%的制造业公司可以通过屋顶太阳能电池组满足他们在春季和夏季的电力需求。Eckelman总结说："对屋顶太阳能电池板阵列的可行性和潜在好处给予更大的政策关注，将有助于各行业实现可再生能源和温室气体排放目标。我们的研究提供了一个迹象，表明屋顶太阳能电池板阵列可以大大帮助制造企业实现这些目标的地点和部门"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359475.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359475.htm