点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:刷新效率!我国科学家在新一代太阳能电池研究方面取得新进展
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

刷新效率!我国科学家在新一代太阳能电池研究方面取得新进展

来源:光明网2024-10-18 10:00

  随着对清洁能源需求的日益增长,太阳能电池作为将太阳能转化为电能的关键技术,一直是科学研究的热点。

  近日,中国科学院化学研究所李永舫/孟磊研究团队,在高效钙钛矿-有机叠层太阳电池研究方面取得重要进展,该成果文章于北京时间10月14日23:00在国际学术期刊《自然》上线。

  新一代太阳能电池的创新机制

  太阳能电池作为可再生能源的重要组成部分,其技术的发展直接关系到清洁能源的利用效率。目前,市场上主流的晶硅太阳能电池虽然技术成熟,但制备过程复杂,限制了其在某些特定领域的应用。

  相比之下,以钙钛矿太阳电池和有机太阳电池为代表的新一代可溶液印刷制造的太阳能电池,具有易制备、重量轻、以及可制备成柔性器件等优点,将与当前大规模商业化应用的晶硅太阳能电池应用领域互补,在便携式能源、建筑光伏一体化、室内光伏等领域具有重要应用前景。

  近几年,其能量转化效率也得到了快速的提升。然而,钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池均存在一定的稳定性问题。

  为了克服这些难题,科学家们提出了钙钛矿/有机叠层太阳能电池的概念。这一新型叠层太阳能电池结构在有效提升效率的同时可以大幅提升器件稳定性。

  钙钛矿/有机叠层太阳能电池的核心在于其独特的叠层结构和材料选择。顶电池采用宽带隙的钙钛矿材料,主要吸收短波长太阳光;底电池则采用窄带隙的有机活性层,吸收近红外长波长太阳光。这种设计大幅拓宽可利用太阳光谱范围并降低能量损失。

  同时,钙钛矿子电池可以过滤高能量光子以保护有机活性层、防止其光降解;有机子电池可以作为封装层隔绝水氧,提升环境稳定性,同时叠层太阳能电池的中间透明电极层还可以缓解钙钛矿顶电池负极处离子扩散等问题,从而使钙钛矿-有机叠层太阳能电池的稳定性优于单结钙钛矿和单结有机太阳能电池。另外,钙钛矿/有机叠层太阳能电池也保留了可溶液制备太阳能电池的本征优势。

  钝化新机制:提升开路电压的关键突破

  开路电压的提升是提高钙钛矿/有机叠层太阳能电池效率的关键因素。

  李永舫/孟磊团队研究发现,宽带隙钙钛矿吸光层与C60电子传输层界面处存在严重的界面复合,这会导致电压损失。

  为了降低这种损失,团队研究了具有顺反异构特性的1,4-环己二胺分子对宽带隙钙钛矿表面的钝化机制。通过系统性地揭示两种顺反异构钝化剂分子所导致的钙钛矿表面结构差异,团队最终筛选出了拥有优势构型的顺式钝化分子(cis-CyDAI2)。

  实验结果显示,经过cis-CyDAI2处理的钙钛矿薄膜具有更低的能量损失和更高的理论开路电压。钝化处理后的宽带隙钙钛矿与电子传输层的界面复合大幅降低,实现了开路电压达到1.36 V、光电转化效率大于18%的宽带隙钙钛矿太阳能电池。这一钝化新机制为构建高效钙钛矿/有机叠层太阳能电池奠定了基础,也是提升开路电压的关键突破。

  团队进一步将宽带隙钙钛矿太阳能电池与有机太阳能电池结合构建了钙钛矿/有机叠层太阳能电池,实现了26.4%的光电转化效率(经第三方认证为25.7%)。

  该成果为目前报导的这类叠层太阳能电池的最高效率,为宽带隙钙钛矿太阳能电池降低电压损失提供了全新思路,将有力促进钙钛矿/有机叠层太阳电池的发展。(宋雅娟)

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 进博会:公安境外人员服务站开放

  • 花江峡谷大桥完成首件钢桁梁吊装

独家策划

推荐阅读
团队开发了一种利用人工智能指导葡萄育种的新方法,有望缩短育种周期,加速葡萄品种创新,并为其他多年生作物育种提供方法参考。
2024-11-05 10:22
数据显示,全球物联网连接数持续快速增长,在物联网基础建设、数字经济创新发展等方面,中国都“名列前茅”,今年我国物联网连接数有望突破30亿。
2024-11-05 10:21
第二次青藏科考队打破世界纪录,在西藏自治区那曲市双湖县境内的普若岗日冰原钻取了全球中低纬度冰川最长的冰芯,长达324米。
2024-11-05 10:19
科学家走进校园做主题报告的宣讲形式,让现场师生不仅能感悟科学家精神、研习科学家攻坚克难路径,还可获得学术大家面对面的指导。
2024-11-05 10:16
十四届全国人大常委会第十二次会议4日在京举行,科学技术普及法修订草案首次提请大会审议。
2024-11-05 10:14
11月4日,总重量约34.6公斤的空间站第七批空间科学实验样品,随神舟十八号飞船顺利返回。斑马鱼培养基、氨基酸、寡肽、产甲烷古菌、极端环境微生物等24种生命实验样品成为公众关注的焦点。
2024-11-05 04:25
最新数据显示,截至目前该市已建成超充站670座,并计划今年底前累计建设1000座,这让深圳实现“超充之城”的梦想更近了一步。
2024-11-04 21:21
“微专业”是指高校围绕某个学术领域或核心素养开设的一组核心课程,具有“小而精、跨学科、灵活”等特点,不授予学位,但学生修完后可以获得证书。
2024-11-04 09:57
前三季度海洋经济呈现稳中有进态势。
2024-11-04 09:56
我国首个器官芯片领域的国家标准《皮肤芯片通用技术要求》(GB/T 44831-2024)正式发布。
2024-11-04 09:54
“三峡水库蓄水后,显著改善了三峡库区和长江中游宜昌至武汉段的航道条件,库区干流航道等级由Ⅲ级提高为Ⅰ级。湖北省兴山县古夫镇深渡河村属三峡库区淹没区,2014年前,因为坐落大山深处、交通不便,这里村民追求发展、富裕的步履走得很艰难。
2024-11-04 09:53
11月4日1时24分,神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。
2024-11-04 09:52
10月31日,“科学家精神百场讲坛——国家卓越工程师进校园”在北京科技大学举行。
2024-11-01 04:20
近日,记者跟随2024年“防震减灾高质量发展进行时”主题采访活动,了解江苏如何啃下海洋地震监测这块难啃的“硬骨头”。
2024-11-01 04:20
为什么而科研?这是每一个科技工作者和科研机构都需要回答的问题。是兴趣,是理想,亦是责任!
2024-11-01 04:20
“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)在轨交付仪式暨成果发布会31日在中国科学院国家空间科学中心举行。
2024-11-01 04:20
大科学装置不仅能帮助人类突破认知极限,在基础科学领域做出重大突破,也能服务社会发展,解决国家重大需求。
2024-11-01 04:20
这项赛事由拼多多、光明食品集团、中国农业大学、浙江大学共同主办,旨在为植物工厂降本增效和产业化发展集智聚力。
2024-10-31 09:23
这一私域大模型以在轨卫星管理专业知识库为基础,搭建航天器操控平台,通过语音、文本互动,即可完成航天器在轨管理、航天器管理人员培训,助力卫星高效智能管理。
2024-10-31 09:23
比赛中,残疾人选手将操纵义肢手抓取多种物体,但由于残疾人控制义肢的信号源非常有限,确保手指、手腕的可靠运动成为需要攻克的问题。
2024-10-31 09:21
加载更多