美国:突破太阳能电池效率的上限

来源:Solarbe.com发布时间:2010-10-18 09:23:26

  虽然研究人员一直在稳步提高太阳能电池的发电量,但他们却面临根本的限制,这是因为物理学涉及到把光子转换为电子,而且是在半导体材料中进行的。现在,美国怀俄明大学(University of Wyoming)研究人员已证明,采用被称作量子粒(quantum dots)的新型纳米材料,有可能超越这些极限,生产超效能太阳能电池。

  太阳能电池的理论限度离不开数量上大幅度变化的阳光光子能量。其数量变化取决于光的颜色。无论接收到的光子多么充满活力,太阳能电池仅能把一个光子转换成一个电子,而且是以既定数量的能量。任何多余能量都会散失为热量。科学家们假设,量子粒因其不寻常的电子属性,可以把一些多余能量转换为电子。他们估计,这个方法可以使太阳能电池效率的理论最大值提高大约50%。

  最初测试这个想法是很令人鼓励的,但没有结论。研究人员们无法直接测量多余的电子,因为这些电子存在时间太短暂,无法使它们离开材料进入电路。怀俄明大学研究人员所取得的关键进步,是改进了量子粒及其所附着的二氧化钛电极的表面化学,创造了一种强有力的连接,使电子可以逃离量子粒,时间只有短短的万亿分之(trillionths)几秒。这是第一次,研究者能够直接测量太阳能电池中多余电子的生产。

  这一进展是很重要的,原因有两个。首先,它表明,有可能使用多余电子促进产生电流,这是必要的,如果这些电子要在太阳能电池中有任何作用的话。第二,测量表明,量子粒可更有效地产生多余电子,超过一些研究者的想象,对某些波长的光而言,其效果大约是三倍,如果研究结果准确的话,伊兰•拉班尼(Eran Rabani)说,他是特拉维夫大学(Tel Aviv University)化学教授。然而,这个性能仍不足以制造超效能太阳能电池,他说。布鲁斯•帕克孙(Bruce Parkson)是怀俄明大学化学教授,领导这项工作,他对此表示同意。“这不是最理想的。这只是第一步,”他说。

  仍然存在两大障碍,要不这一技术就可以用来制造超效能太阳能电池。帕克孙使用硫化铅量子粒和水晶二氧化钛电极,研究人员们需要尝试量子粒和电极材料的其它组合,以发现一些组合,可以把更多光子转换成许多电子。帕克孙说,他的新方法用于制造量子粒太阳能电池,有助于他们直接测试其他一些组合。

  研究人员们还需要提高量子粒太阳能电池所能吸收的光的总量。在实验电池中,量子粒层太薄,大多数光线透过都不会被吸收。帕克孙说,下一步可能就是使量子粒附着于一种多孔材料,这种材料具有较大的表面积,这就会使它们有更多的机会吸收光,同时还使电子可以很快逃离。

 

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
11月2日正式发布 AD/CVD 征税令——美国裁定印度、印尼、老挝光伏产品构成实质损害来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-16 08:49:59

美国国际贸易委员会(USITC)于2026年作出最终裁定,认定从印度、印度尼西亚和老挝进口的太阳能电池及光伏组件对美国本土产业造成实质性损害。该裁决基于美国光伏制造贸易联盟(AASMT)2025年7月提交的请愿书,并继美国商务部(DOC)同年9月确认上述三国产品存在倾销与补贴行为后作出。据此,DOC将于2026年11月2日正式发布反倾销与反补贴(AD/CVD)征税令,税率依国别和企业而异,海关将同步开始征收现金保证金。此举标志着美国光伏贸易救济范围继柬埔寨、马来西亚、泰国、越南之后,进一步扩展至印、印尼、老挝三国。AASMT同时正推动针对埃塞俄比亚组装、含中国零部件光伏产品的调查,并联合其他联盟应对韩国等地可能存在的关税规避行为。(199字)

美国太阳能制造资本支出2027年将下降,逾70%已宣布项目停滞来源:indexbox 发布时间:2026-10-13 10:14:03

本文基于pv magazine对美国50多家太阳能制造企业的调研,分析了本土光伏制造资本支出的趋势与挑战。数据显示,2024年支出达峰值近40亿美元,主要由First Solar和Qcells的一次性大规模投入驱动;此后进入下行周期,2026年预计降至约30亿美元,2027年将进一步下降。超70%原计划于2027年落地的项目已停滞或缺乏资金。当前最大变数是特斯拉拟布局的硅锭至组件垂直整合项目,其启动时间、设备部署节奏及产能释放路径尚不明朗,却被视为补全2030年产能预测的关键缺失环节。报告强调,资本支出的阶段安排与融资落实,是研判美国太阳能制造业长期生产力的核心依据。(199字)

ContourGlobal在亚利桑那州启动450MW太阳能加储能项目Sterling的建设来源:indexbox 发布时间:2026-10-13 10:00:17

ContourGlobal公司已正式启动位于亚利桑那州莫哈维县的Sterling太阳能加储能混合项目施工。该项目为450MWac光伏电站配套1.4GWh电池储能系统,由300个磷酸铁锂集装箱式储能单元构成,占地超2000英亩,预计2028年投运。建成后,年发电量将超1.1TWh,其中约90%电力通过2026年7月签署的购电协议售予特斯拉,该协议被称作迄今规模最大的同类混合项目承购协议之一。项目采用私人融资,此前获得国际银行银团股权过桥贷款,并新建5.2英里接入66号公路的道路。其设计聚焦客户用电需求,可实现日落后最多16小时稳定供电。此举紧随该公司在科罗拉多州建成324MW太阳能电站之后,凸显其在美加速布局清洁能源资产的战略。

横店东磁申请太阳能电池的制备方法专利,降低接触电阻来源:金融界 发布时间:2026-10-12 06:00:37

横店集团东磁股份有限公司于2026年6月向国家知识产权局申请了一项名为“太阳能电池的制备方法”的发明专利(公开号CN122892299A)。该专利聚焦于优化太阳能电池结构,通过在基底层受光面和/或背光面构建具有区域差异化的掺杂半导体层,使接触区表面凸起且掺杂浓度高于相邻非接触区,或在背光面交替设置两类掺杂层作为接触区,再配合电极制备。其核心技术创新在于实现局部精准调控,从而有效降低金属电极与半导体之间的接触电阻,进而提升电池的开路电压与短路电流。作为国内光伏与磁性材料领域的重要企业,横店东磁长期布局技术研发,截至当前已累计拥有专利2911项。(199字)

美国商务部最终对来自印度、印度尼西亚和老挝的太阳能进口征收高额关税来源:路透社 发布时间:2026-09-14 08:52:30

美国商务部最终裁定,对来自印度、印度尼西亚和老挝的太阳能电池及组件征收高额反倾销与反补贴关税,认定这些国家生产商存在倾销行为并获得不公平政府补贴。具体税率方面,三国反倾销税率分别为123.04%、94.36%和65.43%;反补贴税率则分别为126.09%、73.2%–173.7%和82.03%–153.67%。该调查由美国太阳能制造与贸易联盟发起,成员包括First Solar、韩华Qcells等本土企业。联盟称此举旨在维护公平竞争环境。下一步,美国国际贸易委员会将于10月14日裁定进口是否对国内产业造成实质性损害;若认定成立,商务部预计11月发布最终征税命令。此案延续了自2012年针对中国太阳能产品启动的长期贸易争端,反映了美国为遏制产能转移、保护本土制造业所采取的持续性贸易措施。(199字)

美国新泽西州开放插电式阳台太阳能 每月最多可省电费50元来源:路透社 发布时间:2026-09-08 14:41:31

新泽西州近日通过《花园州阳台太阳能法》,成为美国第9个允许居民安装插电式阳台太阳能系统的州。该法允许在阳台、后院等场所安装功率低于1200瓦的小型太阳能设备,无需电力公司并网审批或地方政府许可,并禁止房东及屋主协会设限。设备通过微型逆变器接入标准120伏插座,可为家庭提供部分电力。据估算,符合条件的家庭每月电费最多可减少50美元(年省约600美元),投资回收期约为两年半,但实际效益受日照、设备性能及用电量影响。法案旨在应对该州全美最高的电价涨幅,缓解居民能源负担,但不直接降低公用事业电价;法规预计6个月后生效,租户亦可借此获得低门槛的分布式发电选择。

美国加码光伏制造!新建2GW太阳能电池产能来源:索比光伏网 发布时间:2026-08-31 06:45:17

美国光伏制造迎来新进展:总部位于俄克拉荷马城的Nextnova Solar公司宣布,将在俄州尤肯市新建一座大型太阳能电池生产基地。该工厂建筑面积约4.26万平方米,计划于2026年11月动工,2027年3月投产,初期年产能为2GW,可创造约300个就业岗位。项目设计具备扩展性,未来可根据市场需求将年产能提升至最高5GW,并同步增加就业。此举旨在增强美国本土光伏电池的自主供应能力,缓解对进口产品的依赖,同时推动当地清洁能源制造业发展与产业链完善。

为什么全球顶尖太阳能车队,不约而同地选择隆基BC?来源:隆基绿能 发布时间:2026-08-12 09:54:45

2026年美国太阳能挑战赛,比利时与荷兰车队包揽冠亚军,均搭载隆基BC技术——全球首次欧洲车队包揽ASC前两名。6平方米极限面积下,BC技术以高效率、强弱光响应、低温度系数及柔性适配能力,全程零故障驱动赛车横跨美国大陆超4298公里,实证清洁能源技术边界的突破。

苏丹决定免除进口太阳能设备的关税来源:商务部网站 发布时间:2026-08-07 15:07:44

苏丹政府于8月4日宣布,对进口太阳能设备全面免除关税。此举旨在缓解进口商与投资者的财务压力,降低太阳能产品终端价格,从而减轻民众用电负担。政策出台背景是苏丹长期面临的严重电力短缺问题,全国供电不稳定、覆盖率低,亟需发展替代能源。通过关税减免,政府希望加速太阳能设备的引进与普及,推动可再生能源基础设施建设,切实落实国家层面的可再生能源发展战略。该措施覆盖各类用于发电、储能及配套应用的太阳能设备,属短期应急与长期能源转型相结合的政策安排。(199字)

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)

钙钛矿—有机叠层太阳能电池研究取得新突破来源:人民日报 发布时间:2026-08-03 09:13:49

本文报道了中国科学院化学研究所李永舫院士与孟磊研究员团队在钙钛矿—有机叠层太阳能电池领域取得的重要进展。该团队成功研制出稳态光电转换效率达28.04%的新型叠层器件,成果发表于《自然》期刊。此类电池由宽带隙钙钛矿子电池与窄带隙有机子电池串联构成,旨在拓宽光谱响应、突破单结电池的理论效率极限。针对长期制约其性能的宽带隙钙钛矿前电池电压损失大、光照下易发生相分离及稳定性差等关键问题,研究团队提出“全阶段调控”策略,通过引入可光转换的添加剂分子,优化钙钛矿组分混合均匀性,并增强其与表面的结合力,从而显著抑制相分离、提升电压输出与运行稳定性。