半透明钙钛矿太阳能电池的技术关键EI北大核心CSCD

基于ABX3晶体结构材料的新型钙钛矿太阳能电池具有光电转换效率高、可溶液加工以及低温工艺兼容等优势。与此同时,利用钙钛矿材料合成方法简单、带隙可调以及膜厚和透过率可控等优点制备的半透明钙钛矿太阳能电池为薄膜光伏的发展带来了新的契机,在建筑集成光伏和叠层光伏等领域应用前景广阔。开发高效且高稳定的半透明钙钛矿太阳能电池已成为目前光伏领域的研究重点。本文系统综述了半透明钙钛矿太阳能电池的各功能层(钙钛矿光活性层、电荷传输层和电极)材料选择、光学特性调控、电学特性优化以及制备工艺调控等技术策略,同时提出了对半透明钙钛矿太阳能电池未来发展的一些展望。     

新型空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的研究进展

钙钛矿太阳能电池是一种全新的全固态薄膜电池. 报道的能量转换效率已提高到19.3%, 成为可再生能源领域的热点研究方向. 空穴传输材料是构成高效钙钛矿太阳能电池的重要组分之一. 本文介绍了钙钛矿太阳能电池的基本结构, 对空穴传输材料的分子结构、能级水平和迁移率等对电池性能的影响进行了详细的总结和评述.     

可溶液处理高效有机太阳能电池材料及器件研究

结合常规有机小分子和低聚物各自优势,设计并合成了一系列可用于有机光伏器件的小分子。对基于这些合成材料并可用溶液处理方法制备的器件进行了深入研究。获得了效率大于9%的高效有机小分子太阳能电池。另外,也阐述了我们的研究进展以及该研究方向的前景。     

基于柔性基底异质结有机薄膜的光伏器件

研究了基于柔性基板的有机薄膜太阳能电池,实验以聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐作为阳极修饰层,1,4-亚苯基亚乙烯基（MEH-PPV）材料作为给体层以及富勒烯（C60）材料作为受体层制备异质结柔性有机太阳能电池。实验结果表明:增加阳极修饰层,虽然会阻挡光的吸收,但是可以大幅度地提高短路电流、开路电压、填充因子和能量转换效率4个参数。并发现MEH-PPV受体层的厚度对有机太阳能电池的性能有较大影响,当受体层厚度为90 nm时能量转换效率达到最大,为1.29%。     

反式卤素钙钛矿太阳能电池光伏性能的理论研究

正式MAPbI_3 (MA=CH_3NH_3~+)太阳能电池存在明显的电滞效应现象,这严重影响其光伏性能,而反式结构的电池能有效压低电滞效应.使用AMPS-1D程序对反式MAPbI_3太阳能电池进行系统理论模拟和优化,分别用Cu_2O,CuSCN,NiO_x作为空穴传输材料,用PC_(61)BM,TiO_2,ZnO作为电子传输材料.数值模拟反式电池光伏性能随MAPbI_3材料厚度变化的情况,结果显示ITO/NiO_x/MAPbI_3/ZnO(或TiO_2)/Al太阳能电池的光伏性能最好.ITO的功函数从4.6 eV增加到5.0 eV能显著地提高Cu_2O—基和CuSCN—基反式MAPbI_3太阳能电池的光伏性能,但对NiO_x—基电池光伏性能的提升却很小.实验上ITO功函数更合理范围为4.6—4.8 eV,当ITO功函数达到4.8 eV时NiO_x—基反式MAPbI_3太阳能电池达到最高效率29.588%.空穴传输材料中空穴迁移率增加能极大地提高反式MAPbI_3太阳能电池的光伏性能,而增加电子传输材料TiO_2中电子迁移率几乎不能提高电池的性能.这些模拟结果将有助于实验上设计更高性能的反式MAPbI_3太阳能电池.     

CuInS2薄膜太阳能电池

近年来,CuInS2作为太阳能电池光吸收材料,由于其优异的综合特征已经引起人们的广泛关注.文章介绍了CuInS2太阳能电池的发展历史和研究现状,综述了有关CuInS2材料结构与特性,制备方法和反应动力学,元素掺杂和后处理工艺对电池性能的影响以及窗口材料等方面的研究成果,评述了CuInS2太阳能电池的产业化进展及基于电沉积-硫化方法制备CuInS2薄膜太阳能电池的低成本产业化技术,展望了CuInS2太阳能电池的发展前景.     

紫外光响应杂化太阳能电池

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,太阳能电池是高效开发利用太阳能的关键。目前所开发的太阳能电池主要利用可见光,而光子能量高的紫外光很少得到利用。由于紫外光响应的太阳能电池目前还未见报道,开发紫外光响应的太阳能电池对光伏电池和光电器件的理论研究和实际应用都具有重要意义。     

光散射与导模共振模型在薄膜太阳能电池结构设计中的应用

利用光散射与导模共振的理论,设计了一种薄膜太阳能电池的陷光结构,对硫属化合物薄膜太阳能电池进行了优化设计,选择多孔氧化铝薄膜(PAA)作为散射层,模型结构层厚度为:窗口层(AZO)320nm,缓冲层(In2S3)65nm,吸收层(SnS)660nm。研究结果表明,光散射与导模共振相结合的薄膜太阳能电池结构能够提高自身的光吸收率,其中由光散射结构提高的全光谱吸收率约为3%。本设计可以优化薄膜太阳能电池的吸收光谱,提高其对近红外波段的光吸收能力,在波长950nm位置的吸收率达到85%,增强了薄膜太阳能电池的光利用率。     

有机太阳能电池研究进展

为了减轻当前能源危机所带来的压力,各国在太阳能电池等清洁能源领域投入了大量的人力、物力和财力.由于有机太阳能电池具有独特的优点(有机材料易于修饰,器件制备方法简便且可制备出柔韧器件),并且随着相关研究的深入,有机太阳能电池的能量转换效率逐步得到提高,这昭示了有机太阳能电池商业化的美好前景,目前已经有大批科研工作者投身于有机太阳能电池领域的研发工作.文章从太阳能电池小分子材料、聚合物材料和提高有机太阳能电池能量转换效率的方法这三方面入手,对有机太阳能电池领域进行综述.     

一维和双层二维光子晶体太阳能电池背反射器

利用a-Si∶H和SiO2等介质,设计了一种由一维光子晶体和双层二维光子晶体组成的非晶硅薄膜太阳能电池背反射器.利用时域有限差分法对该背反射器在入射光波长范围为300~1 100nm波段的反射率和透射率进行仿真,计算不同结构参量下非晶硅太阳能电池短路电流密度并进行比较分析,最终得到了最佳背反射器结构.结果表明:设计的太阳能电池背反射器能够有效地延长入射光在太阳能电池吸收层的传播路径,有助于缓解太阳能电池吸收层厚度对电池吸收效率的影响,提高了电池吸收层对入射光的吸收效率.一维光子晶体和双层二维光子晶体结构的背反射器可以大幅度提高电池的光捕获能力,将非晶硅薄膜太阳能电池的短路电流密度提高到31.96mA/cm2,较常用的Ag/ZnO背反射器结构非晶硅薄膜太阳能电池提高了51.0%.     

一维铝背栅单晶硅薄膜太阳能电池光吸收分析

分别以铝、银、硅为一维背栅设计了三种单晶硅结构的薄膜太阳能电池.利用时域有限差分法,在入射光为300nm~1100nm的波长段,计算了三种背栅材料的单晶硅薄膜太阳能电池单晶硅层的光吸收效率;利用计算所得到的磁场强度分布特点,分析了600nm以上波长段光吸收增强的机理.定义了归一化光吸收密度的概念,以定量衡量给定波段的光吸收效率.通过比较三种太阳能电池的归一化光吸收密度和短路电流密度,发现铝背栅比硅背栅和银背栅能更加有效地提高单晶硅薄膜太阳能电池的全波段光吸收效率.     

溶胶-凝胶法制备GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池梯度折射率减反膜

为了减少太阳能电池表面反射,提高多结太阳能电池效率,针对GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池和AM0光谱,设计了折射率梯度排列的四层减反膜系结构.利用溶胶-凝胶技术,通过对材料折射率的定向调节,制备了折射率梯度排列的TiO_2/ZrO_2/酸性SiO_2/碱性SiO_2四层减反膜.实验结果表明,镀膜后的三结太阳能电池在300~1 700 nm波长范围内的加权平均反射率由原先的28.58%降低至4.86%,最高反射率由46.35%降低至15.45%.     

基于太阳能电池和超级电容的充电系统

在对超级电容理解和利用太阳能电池给超级电容充电实验的基础上,设计了给手机电池充电的装置.     

镀膜法改善有机薄膜太阳能电池光学性能

有机活性材料的低载流子迁移率使得有机光伏电池的电极收集到的电荷较少。增加活性层光吸收能够增加激子的产生数从而增加电极收集到的电荷,提升器件的性能。通过对器件模拟的方法,研究以P3HT：PCBM为活性层的薄膜太阳能电池的光学性能。 在此基础上,提出采用镀多层高反射膜的方法改善电池器件的光学性能。结果表明：活性层厚度对电池器件的光吸收起到主导作用;镀多层高反射膜在活性层厚度小于160 nm、Ag厚度小于20 nm时能大幅度改善电池器件的光学性能,光生激子总数随活性层厚度的增加而迅速增多,并且在活性层厚度约为150 nm时为一个最佳值。     

太阳能技术在汽车空调上的应用

针对国家对环境污染及能源有效利用的重视,提出了现有汽车空调存在的问题,通过分析日渐成熟的高效太阳能电池技术、充放电控制技术,特别是具有高光电转化效率材料的不断涌现,以及嵌入式单片机技术的不断创新,为实现汽车空调热电制冷以及太阳能天窗的商业化应用提供了必要的技术支持,从而解决现有的蒸汽压缩制冷所面临的制冷剂替换及耗油问题,实现环境的保护和能源的有效利用。     

化学家发明维生素动力电池

正维生素对强壮骨骼和维护健康有很好的作用,它们也是生产电池的好材料。在最新一代有机流体电池中,携带电荷的碳基有机化合物取代了金属离子,科学家引入一种类似维生素B2核心的分子。就像其他流体电池一样,它在两种液体中储存能量并生成电流,随着液体的相互流动,通过隔膜交换电子。因为液体可被封装在一个大罐中,所以这些电池能够储存来自风能和太阳能这类可再生能源几天的能量。以往这些     

层状结构氧化物太阳能电池

<正>奥地利、美国和德国的物理学家提出一种新的太阳能电池。这种太阳能电池的设计利用了十年前的一项发现:两个绝缘的氧化物的界面能够变成金属性的,这样在太阳能电池中就不再需要金属丝。如果能够降低生产层状结构氧化物的费用,这项研究就可导致一种新的高效光电池。在2004年,Harold Hwang和Akira Ohtomo发现,在绝缘体钛酸锶上面生长一层绝缘体钛酸镧时,在两者的界面上形成一层二维的电子气,使界面变成金属     

基于LR305的平面荧光太阳能聚光波导研制

光伏发电是目前太阳能最佳的利用方式之一,但发电成本高。利用聚光结构提高光的转换和收集效率,是提高太阳能电池效率、减少电池用量、降低光伏发电系统成本的重要途径。以Lumogen F Red 305 (LR305) 染料作为荧光材料,将其掺杂到PMMA中,通过本体聚合法制作出尺寸为50 mm×50 mm×5 mm的PMMA平面荧光太阳能聚光波导,对其光学特性进行表征,同时将太阳能电池粘贴到聚光波导的输出端面,通过测试平面荧光太阳聚光波导对太阳能电池性能的影响研究了荧光太阳能聚光波导的聚光特性。     

非晶Si1-x Gex:H薄膜太阳能电池研究

运用AMPS- ID程序研究了a-SiC:H/a-Si1-rGer:H/a-Si:H薄膜太阳能电池的光电特性.分析了a-SiC:H/a-Si1-xGes:H/a-Si:H薄膜太阳能电池短路电流、断路电压、填充因子和光电转化效率随Ge成分(或含量)x和a-Si1-sGes:H层厚度的变化.计算结果表明x=0.1和a-Si1-xGex:H厚度h=340 nm时,转化效率达到最大值 9.19％.另外,讨论了各种因素对太阳能电池性能的影响.     

非晶硅太阳能电池研究动向

氢化非晶硅材料对太阳光比通常的晶体硅材料具有较好的吸收特性,因此用非晶硅材料做太阳能电池所需材料较少.此外非晶硅可制成大面积薄膜太阳能电池组件,有大大降低电池造价的前景.因此国际上对非晶硅材料及电池等器件投入了较大的研究力量.近几年已在非晶硅太阳能电池转换效率