日本研究人员通过改变有机薄膜太阳能电池的分子排列结构,大幅度提高了太阳能电池的光电转换率。
日本理化研究所近日发布新闻公报说,成本低、质量小、面积容易延伸的有机薄膜太阳能电池尤其受到科研人员关注。在这类太阳能电池的原料中,寡聚噻吩和富勒 烯衍生物的混合体前景看好。公报说,提高太阳能电池的光电转换率涉及两个关键因素,一是如何使混合体中的两类分子,即电子供体与受体处于相分离状态,二是 如何扩大两者间的接触面积。
为满足上述两个条件,日本科学技术振兴机构的研究人员模拟生物膜的分子结构,给寡聚噻吩添加疏水性侧链,为富勒烯添加亲水性侧链,再将这两种物质结合起来。
研究小组详细分析了上述合成物分子的排列结构。在合适的温度条件下经过处理后,专家借助大型同步辐射加速器发现,这种合成物的分子自发排列,形成液晶状态,疏水的寡聚噻吩部位和亲水的富勒烯部位互相分离,形成层状结构。新材料的光电转换率可增大到未添加这两种侧链时的约10倍。
(编辑:xiaoyao)
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尽管单结钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已突破27%，其商业化进程仍受限于长期运行稳定性的瓶颈。然而，即便在隔绝水与氧等外界应力的条件下，钙钛矿太阳能电池的寿命仍显著短于硅基器件。研究组设计并开发了一系列含乙二醇醚侧链的离子液体，以协同提升钙钛矿太阳能电池的效率与稳定性。该离子液体优先富集于钙钛矿底部，可显著抑制碘化铅的聚集及空隙的形成。
在研究中，松下玻璃型钙钛矿太阳能光伏被用于四个带有防水木质推拉框的YKK内窗，尺寸为723毫米×1080毫米。松下公司开发钙钛矿太阳能技术已超过十年。
首次明确指出并证实了“惰性”的FTO基底在操作应力下会发生离子扩散，是导致钙钛矿太阳能电池性能衰减的关键但被长期忽视的退化途径。CPD下降表明样品的功函数增加了,功函数增加通常意味着费米能级向下移动更靠近价带。图4.c为碘的信号从钙钛矿层向下方的SnO2和FTO层中渗透。
中国石油大学（华东）和青岛理工大学的研究人员报告了一种新的分子桥接策略，以解决钙钛矿太阳能电池中已知的挑战—钙钛矿吸收层和载流子提取层之间埋地界面的接触不良。通过引入氨基磺酸钾作为SnOETL和钙钛矿层之间的桥接分子，该团队在器件效率和稳定性方面都取得了提高。这项工作强调了埋地界面工程在提高PSC性能方面的重要性，并证明像HKNOS这样具有成本效益、结构简单的分子可以在效率和耐用性方面带来显着的提升。
理光宣布，其钙钛矿太阳能电池已安装在日本宇宙航空研究开发机构于10月26日发射的新型无人载货转运航天器1HTV-X1上的HTV-X上，位于HTV-X上的太空太阳能电池演示系统中。自2017年以来，理光一直参与与JAXA太空探索创新中心合作研究，开发适用于太空环境的高耐久性钙钛矿太阳能电池。理光将以此次太空演示的成果为基础，继续提高钙钛矿太阳能电池的性能和高耐久性，加速早期商业化的发展。
世宗大学、檀国大学、香港城市大学、沙特国王大学、哈利法科技大学和东国大学首尔分校的研究人员通过设计与二维二硫化钨集成的混合FA-MA钙钛矿基体，开发了一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池架构。优化后的WTe集成PSCs实现了令人印象深刻的22.86%的PCE，比原始钙钛矿器件提高了18%。这项研究强调了工程混合钙钛矿-TMDs架构突破下一代光伏性能界限的潜力，为高效耐用PSCs的可扩展室温制造铺平道路。
三菱电机株式会社宣布，它已被日本航天局选为名为“国产太阳能电池、盖板玻璃和太阳能电池阵列的开发”技术开发的代表组织。此外，三菱电机还将开发采用新型太阳能电池和盖板玻璃的新型太阳能电池阵列，旨在实现这些电池的顺利国内生产。在太阳能电池的开发方面，三菱电机将与日本PXP公司合作，该公司在太阳能电池领域拥有尖端技术，并开展钙钛矿结构和CIGS等下一代光伏转换元件的研发。
实验结果证实，双层钝化策略能够精确调节钙钛矿的能级对齐，降低缺陷密度，并抑制界面非辐射复合。结合AlOx/PDAI2处理的整体钙钛矿/硅叠层太阳能电池实现了31.6%的光电转换效率，使用的是采用QCELLSQ.ANTUM技术制造的工业硅底电池。基于这一研究方法，研究人员提出了一种针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池特定挑战的双层钝化策略。通过利用AlOx和PDAI2的互补优势，双层钝化策略同时解决了能量损失和稳定性的问题，在不影响离子传输动力学的前提下优化了界面特性。
为此，日本广岛大学ItaruOsaka团队设计并合成了一种结构简化、合成便捷的高效聚合物给体PTz3TE。通过引入改良合成复杂度指标进行量化评估，PTz3TE被证实是当前性价比最高的聚合物给体之一。该研究为OPVs的材料设计与商业化提供了重要借鉴。结论展望该团队通过精妙的分子与合成设计，成功打造了聚合物给体PTz3TE，实现了“高性能”与“易合成”的理想结合。
日本政府已启动两项有针对性的资助计划，以加速轻质钙钛矿太阳能技术的部署，并激励电池供电系统，以增强电网弹性和经济可行性。据教育部称，第一个计划是2025财年脱碳和经济转型补贴，支持创建钙钛矿太阳能电池的社会实施模式。日本设定了到2040年钙钛矿太阳能装机容量达到20吉瓦的目标，这得益于柔性叠层电池和新制造方法的快速进步。
日本经济产业省宣布将拨款246亿日元的补贴，用于支持三家致力于推进钙钛矿太阳能电池大规模生产的公司，为期五年。三家公司的目标是到2030年将钙钛矿太阳能电池的年生产能力提高到200至300兆瓦，足以供应大约60,000个家庭的电力。这些补贴将来自绿色创新基金，该基金旨在促进脱碳技术，并已支持SekisuiChemical，另一家在薄膜型钙钛矿太阳能电池领域的玩家。该部已设定目标，要求日本到2040年实现每年生产20吉瓦的钙钛矿太阳能电池。
