全固体锂电池不断出现,与太阳能电池“一体化”

来源:Solarbe.com发布时间:2010-03-29 09:29:32

  锂离子充电电池及锂聚合物充电电池的固体化趋势不断增强。其中,已有厂商开始销售产品(表1)。固体化之后由于产品具备前所未有的特点,因此有望开辟新的用途。

出光兴产的实际演示

  全固体锂离子或聚合物充电电池采用固体材料作为电池的电解质。由于完全不使用电解液,因此不会发生漏液现象,大幅降低了着火及爆炸的可能性。另外大多数产品还具备膜厚仅数μ~100μm(不包括底板)、重量轻以及底板可弯曲的特点。但同时也存在功率密度小以及工作温度范围窄的课题。

表1:全固体锂离子或锂聚合物充电电池的开发示例


  这些课题最近得到大幅改善,有多项技术已进入实用化阶段。比如,韩国GS Caltex公司制造出了超薄、邮票大小的锂离子充电电池,并已开始在日本等地进行样品供货。虽然容量本身只有0.5mAh,但体积能量密度超过800Wh/L,比普通锂离子充电电池高2成以上。充电率较高,最大达到50C。

关键是经验与诀窍

  GS Caltex的电池制造装置及制造经验都是爱发科(ULVAC)提供的。爱发科提供的“是普通的溅射用制造装置,除了正负电极之外,还可制造电解质层。而且还有望大幅扩大面积”(爱发科)。不过,这样的电池并不是谁都能制造出来的,“高温处理时的温度管理等制造经验与诀窍是性能提高的关键”(爱发科)。

  吉奥马科技(GEOMATEC)和岩手大学也开发出了利用溅射实现正负电极以及电解质层层叠的全固体锂离子充电电池。但特点与GS Caltex的电池不同。比如,“无需高温处理工序,底板可使用树脂薄膜”(岩手大学教授马场守)。不过,容量只有0.1mAh左右。原因是“负极未使用锂,因此端子电压较低”(马场守)。

期望用于大面积器件

  上述两项开发案例利用的是半导体制造技术。而出光兴产及三重县产业支援中心等却选择不同于半导体的制造工艺,力争大幅降低成本。但是,两个技术阵营都需要在实用化方面付出更大的努力。

  出光兴产数年前就在开发用于固体电解质的粉末状“硫化物类锂盐”(出光兴产)的全固体锂离子充电电池。最近的进展主要有两点:①尺寸从名片大小加大到了A6大小,②省去了以前输出功率时所需要的数kgf/cm2压力。不过,目前还存在弯曲性和电解质均一性的课题,需要进一步改进制造工艺(图1)。

图1:电解质层制造工艺尚存课题

出光兴产正在研究借助硫化物类粉末来形成均一电解质层的方法(a)。三重县产业支援中心等为了降低电解质与电极片之间的表面电阻,目前正在研究在电极片上涂抹树脂溶液后,通过交联形成高分子的方法(b)。


  三重县产业支援中心使用树脂作为电解质。由于是“非凝胶状的无漏液干树脂”(该中心高级部件技术革新中心业务总负责人伊坪明),因此适于以卷对卷方式进行量产。不过,在实用化方面还存在需要攻克的课题。该中心“将努力通过降低表面电阻使输出电压提高至目前的两倍”(伊坪明),目前正在研究向电极片涂抹溶液状树脂使之交联固化的方法。

  这些电池现在要用于普通电气产品的话容量还远远不够。因此,“目前还找不到用途,尚未出现应用事例”(爱发科)。

  要打破这一局面,最为看好的方法是“在层叠电池结构来增加容量的基础上,与太阳能电池等其他大面积用途的器件进行组合使用”(三重县产业支援中心,图2)。如果按照这一方向发展的话,今后还有望改变大面积器件的使用方法 (记者:野泽 哲生)

图2:还将朝着与大面积器件一体化的方向发展

将全固体锂离子或聚合物充电电池与太阳能电池组合的示例。(a)为岩手大学、爱发科及产综研等试制的产品,目标是与硅类太阳能电池一起进行一条龙制造。(b)为三重县产业支援中心等的开发示例,与太阳能面板、最大功率点跟踪(MPPT)电路,以及锂聚合物充电电池进行了组合。



索比光伏网 https://news.solarbe.com/201003/29/9734.html
责任编辑:solarbe太阳能网资讯中心
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
突破31%!钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池新纪录:双界面工程助力效率与稳定性双丰收来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2026-08-06 08:36:09

本文报道了我国科研团队在钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池领域取得的重大突破:通过创新性提出“双界面载流子传输工程”(DICTE)策略,同步优化底部(空穴侧)与顶部(电子侧)界面,成功将小面积器件效率提升至31.09%(认证30.57%),大面积器件达28.85%,并显著增强长期稳定性——未封装器件在氮气环境中储存3576小时后效率保持94%,70°C热老化960小时后仍超90%,最大功率点跟踪756小时后保持91%。研究针对CIGS表面粗糙导致钙钛矿成膜不均、界面能级失配及缺陷复合等核心瓶颈,分别采用双层NiOₓ空穴传输层实现保形覆盖与高效空穴提取,以及EDADI/p-F-PEAI双分子协同钝化改善电子传输与能带匹配,系统解决了效率与稳定性难以兼顾的难题,为叠层光伏实用化提供了新路径。(199字)

北京大学材料科学与工程学院周欢萍团队在钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展来源:北京大学材料科学与工程学院 发布时间:2026-08-04 10:11:25

北京大学周欢萍团队针对钙钛矿太阳能电池因软晶格和低缺陷形成能导致的界面缺陷多、稳定性差等关键瓶颈,提出一种基于氩气/四氟化碳混合等离子体的表面工程新策略。该方法分两步实现原位界面重构:先以Ar等离子体物理刻蚀去除表面缺陷层,再利用CF₄等离子体产生的活性氟与未配位铅离子反应,构筑4–7纳米厚、连续致密且强键合的氟化铅钝化层。该钝化层显著降低界面缺陷密度(降幅约90%),提升载流子寿命与能级匹配,从而同步增强效率与稳定性。小面积电池效率达27.2%,100 cm²模组认证效率为23.5%;器件在高温、光照、紫外及循环老化等多条件下展现出优异长期稳定性。研究成果发表于《Science》。

产业集群园区如何平衡发电、电网、负荷与储能?源网荷储一体化解决方案全解析来源:咸宁新闻 发布时间:2026-07-21 17:17:56

本文围绕产业集群园区在“双碳”目标下推进新型电力系统建设的现实挑战,系统解析源网荷储一体化解决方案。文章指出,园区用电负荷复杂、波动大,而风光发电具有间歇性,导致绿电就地消纳难、用能成本高、弃风弃光等问题突出。源网荷储一体化通过将电源(如地面集中式光伏)、电网、可调节负荷与储能协同整合,实现动态平衡与优化调度,打破传统“源随荷动”模式。文中以阳光新能源为例,介绍其在地面光伏开发(如沙戈荒治理、渔光互补等全场景应用)、数智化设计(“灵立方”技术实现智能选址、高效评估与快速出图)及长期价值转化(绿电直供降本、储能峰谷套利、电力交易优化)等方面的实践能力,阐明该模式如何助力园区从能源“成本中心”跃升为兼具经济性与绿色效益的“利润中心”。

MSWay与Halocell Energy签署合作备忘录,联合攻关柔性钙钛矿太阳能电池技术来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-07-15 08:54:14

MSWay与Halocell Energy近日签署合作备忘录,双方将联合推进柔性钙钛矿太阳能电池的产业化。MSWay将为其提供自主研发的柔性透明电极(FTE)材料,该材料具备高透光率、优异导电性与强机械柔韧性,是提升钙钛矿电池电荷收集效率、耐用性及整体性能的关键组件。这些FTE材料将被集成至Halocell Energy基于卷对卷(R2R)工艺的可打印钙钛矿太阳能电池生产流程中,以加速轻质、高效柔性光伏产品的规模化制造。此次合作旨在开发面向高价值及新兴应用场景的灵活太阳能解决方案,既是MSWay拓展国际技术联盟的重要举措,也为其柔性电极技术进入全球下一代太阳能市场奠定基础。双方将持续协作,推动柔性光伏技术商业化进程,助力可持续能源产业发展。(199字)

晶科能源与晶泰科技签署AI高通量叠层太阳能电池项目合作协议来源:晶科能源 发布时间:2026-01-08 10:22:16

全球极具创新力的光伏企业晶科能源近日宣布,与人工智能+机器人赋能研发创新的平台型企业晶泰科技签署战略合作协议,双方将共同成立合资公司,推进基于AI技术的高通量钙钛矿叠层太阳能电池合作研发。此举标志着两家在不同技术领域的领军者强强联合,正式开启在钙钛矿叠层等下一代光伏技术领域的深度协同,旨在通过“AI+机器人”重塑光伏研发范式,加速颠覆性技术的研发与产业化进程。

西安交通大学马伟团队Angew:香豆素基挥发/非挥发性固体添加剂协同作用,助力有机太阳能电池效率突破20.3%!来源:先进光伏 发布时间:2025-12-22 16:27:12

针对这一挑战,湘潭大学、西安交通大学、西安科技大学等多个团队合作设计并合成了两种具有相似骨架的香豆素衍生物固体添加剂:挥发性C5与非挥性C6。结论展望本研究通过精准设计一对结构相似但挥发性迥异的香豆素衍生物添加剂,首次系统比较并揭示了挥发性与非挥发性固体添加剂在有机太阳能电池中的作用机制差异。

抑制PEDOT:PSS相分离以提升柔性全钙钛矿叠层太阳能电池效率来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:45:15

Empa、四川大学、国立清华大学、FluximAG、苏黎世联邦理工学院和斯洛伐克科学院的研究人员证明,超薄PEDOT:PSS中的垂直相分离会产生界面偶极,限制柔性钙钛矿叠层电池性能,而将曲拉通加入PEDOT:PSS可抑制这些偶极子并提升器件效率。柔性全钙钛矿叠层太阳能电池和微型模块。本研究不仅揭示了PEDOT:PSS中界面偶极子作为钙钛矿叠层中的隐藏损耗机制,还提供了一种可扩展的克服方法。

固态钙钛矿太阳能电池的发现与进展来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:39:11

2012年,我们首次报道了长期稳定的固态钙钛矿太阳能电池,开辟了一个新领域,并引发了认证功率转换效率超过27.3%,超越了单晶硅太阳能电池的效率。如今,随着钙钛矿/硅叠层器件效率接近35%,钙钛矿太阳能电池已成为满足2050年净零碳排放目标所需太瓦级需求的主要候选者。展望未来,钙钛矿太阳能电池已准备好进入市场,预计钙钛矿/硅叠层器件将首先出现,随后是高效单结器件。固态钙钛矿太阳能电池的发现钙钛矿是具有ABX3通式的化合物。

Nat Commun:有机太阳能电池突破20%效率!稠环异构化调控非卤化有机太阳能电池的分子堆积与器件性能来源:知光谷 发布时间:2025-12-17 11:19:27

分子骨架几何结构的微小变化影响有机太阳能电池中的分子间相互作用与性能。本文香港理工大学罗正辉等人研究了三种异构小分子受体,以揭示不同稠环构型如何调控分子堆积、电子耦合和薄膜形成。原位光学测量显示,NaO1在成膜过程中促进快速且连续的结构演化,形成平滑的形貌和均匀的相分布。我们的研究结果凸显了稠环异构化如何决定有机太阳能电池中结构-堆积-性能之间的关系。

AEL:氧化铈掺入提升钙钛矿太阳能电池的辐射耐受性与稳定性来源:知光谷 发布时间:2025-12-16 09:38:07

卤化物钙钛矿太阳能电池因其高效率与缺陷耐受性结构而具有成为下一代光伏技术的巨大潜力。光谱与电学分析表明,该处理抑制了非辐射复合,保持了晶界电势,并提升了光热稳定性。这些结果表明,CeO的掺入为增强钙钛矿太阳能电池在同时面临环境与辐射暴露时的耐久性提供了一种有效策略,为其在陆地与航空航天能源技术中的可靠应用铺平了道路。

Advanced Energy Materials:底部锚定实现阳离子均匀分布与无应变结晶,打造高效稳定倒置钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-15 22:01:48

江西理工大学团队Advanced Energy Materials:底部锚定实现阳离子均匀分布与无应变结晶,打造高效稳定倒置钙钛矿太阳能电池