你好 我是可印刷的太阳能电池

来源:湖北日报发布时间:2017-09-14 14:21:48

索比光伏网讯:见过屋顶上的太阳能,见过地面上的光伏板,你可见过可直接印刷在玻璃上的太阳能电池?

近日,华中科技大学印刷介观太阳能电池材料与器件团队自主研发出的新型太阳能电池正在积极准备量产,这种电池不仅可以印刷,每峰瓦成本还仅为传统太阳能电池的1/5。一旦这种新型太阳能电池实现量产,将为大规模低成本太阳能发电探出新路。

图为实验人员正在制造印刷介观钙钛矿太阳能电池。

图为印刷介观钙钛矿太阳能电池。

接下来,就跟着记者一起,走进鄂州市东湖高新科技创意城,听听这位新朋友的自我介绍吧!

钙钛矿,其实不含钙也不含钛

我的名字叫印刷介观钙钛矿太阳能电池,可是我不含钙,也不含钛。

钙钛矿的名字其实是以一位俄罗斯科学家命名的。1839年,俄罗斯矿物学家列夫˙波洛夫斯基在俄罗斯乌拉尔山脉发现了钙钛矿。人们就以他的名字命名了钙钛矿,最初单指钛酸钙(CaTiO3)这种矿物,后来把结构与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。

这种物质可以产生许多神奇的小魔法。比如说,将其用到太阳能电池中,就可以变成光电转换效率更高的我。

想要了解我如何施展魔法,就要先了解太阳能电池如何工作。

太阳光入射到电池活性层后随即被吸收,产生电子空穴对。电子空穴对分离后,输运到电极形成回路。因此,只要有光,就能源源不断地产生电能了。

晶硅、薄膜等传统太阳能电池,光子捕获和电荷输运的过程是在同一个半导体材料中完成的;而在我的内部,华科大团队把钙钛矿放在三层介孔膜(具有纳米结构的多孔膜)里面,负责光子的捕获;而另外一种半导体材料“专职”传输电子,它们各司其职,工作起来心无旁骛,我的效率自然就高啦!目前,我这种新型太阳能电池在华科大团队已经获得超过16%的光电转换效率。

2008年开始,华科大团队一直对我进行细致深入地研究。直到2013年获得突破,2014年《科学》(Science)第345期刊发了研究论文《一种具有高稳定性的无空穴传输材料可全印刷介观钙钛矿太阳能电池》。这也是中国首次在《科学》杂志上发表的光伏类论文,至今引用次数已超过1000次。

可印刷,成本仅为传统电池的1/5

在我之前,世界上主要有3种类型的太阳能电池,它们的转化效率都比较高,但造价也较高。

最“高贵”的是多结太阳能电池。这种电池用于卫星、无人机等,光电转换效率高达46%,造价昂贵。

最常见的是晶硅太阳能电池。用它做成的光伏发电面板随处可见,光电转换效率约在18%,每平方米造价为500元至700元。

第三种是薄膜太阳能电池。摩拜单车车篓底部采用的,就是这种电池。它的特点是薄,厚度为晶硅电池的1/10,转换效率约为10%—12%。

太阳能电池造价居高不下,是光伏发电推广难的一个主要原因。现在市面上推出的一种分布式薄膜太阳能产品“汉瓦”,可直接铺在屋顶上,其定价为1390元/平方米。

如果是用上我,成本比上述3种低得多,每平米预计成本将低至100元。

成本为啥能降下来?这与制作工艺有关。

首先,工程师用溶液把钙钛矿身上的有机物和无机物溶化,调配成一种特殊的“墨水”,然后,将“墨水”均匀地刷到导电玻璃上,印刷三到四次后进行沉积,最后封装。我就新鲜出炉啦!

由于材料便宜,工艺简单,成品价格就降下来了。

已经过1万小时持续光照实验,结果极其鼓舞人心

价格低,稳定性好不好呢?这点可以放心,我已经过了1万小时的持续光照实验,意味着至少工作10年后我还是“新”的。至于我能否工作25年甚至更长时间,则还需要科学家对我进一步评估。

我的出色表现,在国际上还引起了非常大的关注。2015年,英国皇家化学会会士、《自然》2013年度十大科学人物之一H.J.Snaith教授评价说:“结果是‘极其鼓舞人心的’,改变了人们对钙钛矿太阳能电池‘本质上不稳定’的看法。”

因为我出生在武汉,国际专家又把我称为“武汉电池”或“汉电池”。“主人”已为我申请了15项国家发明专利,7项国际专利,目前11项国家发明专利、1项美国、1项日本专利已获得授权。

看好我的应用前景,鄂州市昌达资产经营公司已经给我投资,并成立了湖北万度光能有限责任公司,支持华科大团队把我做得更好。

不过,我暂时还有一些难关需要攻克。现在,我的尺寸可以达到60厘米×60厘米,但这个尺寸还需要更大。今年年底,“主人”将建设一个万瓦级的示范性系统,让我经受更多更大的考验。不久的将来,或许我可以印刷在摩天大楼的外墙和玻璃上,给大家提供电能呢!

能否成功量产,请大家拭目以待吧!

索比光伏网 https://news.solarbe.com/201709/14/132728.html

责任编辑:solar_robot
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
金泽大学实施钛矿太阳能电池的铅稳定技术实地测试来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-09 16:18:43

东芝能源系统公司主导该项目,长州工业株式会社、电通信大学和金泽大学共同实施。该试验涉及将叠层的钙钛矿太阳能电池与铅稳定技术集成到户外测试模块中。该活动计划于2025年8月8日至2026年12月举行。

复旦大学赵岩&王洋&梁佳Nat Energy:厘米级无富勒烯锡基钙钛矿太阳能电池实现14.51%认证效率来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 14:33:49

富勒烯基电子传输层常用于锡基钙钛矿太阳能电池以实现高功率转换效率,但其存在成本高、合成复杂、电子迁移率低以及与钙钛矿相互作用有限等问题。该研究展示了非富勒烯ETL在锡基钙钛矿光伏中的潜力。研究亮点:高效率与大尺寸兼备:采用非富勒烯ETL材料P3,实现了小面积16.06%和大面积14.67%的高效率,且均通过第三方认证,为锡基钙钛矿太阳能电池的大面积化提供了可行路径。

朱宗龙等人EES:金属茂盐作为可调控掺杂剂提升钙钛矿太阳能电池效率来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 14:14:09

我们揭示了掺杂机制,并证明此类掺杂剂可将钙钛矿/OSC异质结处的空穴提取效率提升45%。使用金属茂盐掺杂剂的钙钛矿/OSC光活性层,相比使用传统LiTFSI基掺杂剂的薄膜,对湿气诱导降解的耐受性显著增强。显著增强器件界面稳定性与空穴提取金属茂盐掺杂剂及其反应副产物中性二茂铁能有效钝化钙钛矿表面,诱导能带弯曲并形成表面杂化态,从而提升空穴提取效率。

苏州大学袁建宇Nat. Commun.:原位熵配体工程实现高效率量子点太阳能电池来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 14:11:57

本文苏州大学袁建宇等人报道了一种高效的原位熵配体工程策略,使用双磷酸酯来提升有机-无机杂化FAPbI量子点的分散性和电荷传输性能。研究亮点:效率突破:认证效率达18.23%通过DEHP熵配体工程,量子点太阳能电池实现18.68%的最高效率,是目前报道的最高效率之一,彰显该策略在提升器件性能方面的强大潜力。

Joule:用可印刷碳阴极增强p-i-n型钙钛矿太阳能电池的可行性:极性反转的起源来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 14:10:16

可印刷的后电极是钙钛矿太阳能电池规模化应用的关键技术。碳电极在n-i-p结构中已广泛应用,但其在p-i-n结构中的应用因界面能量失配而受限。

天津大学叶龙AM:一种通用弹性体增韧剂用于解决高效有机太阳能电池的脆性问题来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 14:08:39

兼具高光电效率与机械弹性的有机太阳能电池对于可穿戴设备至关重要。本文天津大学叶龙等人引入一种广泛适用的策略,使用弹性体SEEPS,其通过精细调节与受体的相容性来实现OSCs的增韧。SEEPS诱导显著的次级弛豫以耗散应变能,使断裂应变提高超过11倍。

吴素娟&李永&刘治科AM:硫代羧酸盐介导的缺陷抑制与碘分子清除:实现22.16%高效稳定CsPbI₃钙钛矿太阳能电池来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 13:57:01

AP中的硫代羧酸盐基团可强螯合欠配位Pb,钝化缺陷并抑制铅泄露;其含氮部分与I形成氢键,抑制碘空位形成。本工作证明了AP作为高效界面调控剂的有效性,并为稳定高效全无机PSCs的多功能分子工程提供了新思路。高效缺陷抑制与能级优化:AP处理显著提升薄膜结晶质量、降低陷阱态密度,并优化钙钛矿/空穴传输层能级对齐,实现高达22.16%的转换效率与1.29V的高开路电压。

JACS:π-共轭偶极结构:通过协同偶极叠加实现太阳能电池阴极修饰、欧姆接触与缺陷钝化来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 13:45:40

通过协同利用分子内偶极与锚定基团-金属电极间形成的偶极,Rh-Py可显著增强界面偶极矩,不仅有效强化内建电场,还优化了有机太阳能电池的欧姆接触,使其能量转换效率突破20%。此外,Rh-Py与Pb之间的强相互作用可有效钝化钙钛矿薄膜中的Pb缺陷。

李晓东&方俊锋AM:ITO纳米颗粒稳定倒置钙钛矿太阳能电池中空穴传输层的自组装来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 13:43:55

近年来,随着自组装分子的应用,倒置钙钛矿太阳能电池的效率迅速提升,但SAM分子易脱附的问题严重制约了器件稳定性。本研究华东师范大学李晓东和方俊锋等人引入功能化的氧化铟锡纳米颗粒,以促进并增强SAM在基底上的自组装。与ITO基底上传统物理吸附、易脱附的OH不同,INPs上的OH基团键合稳定,能耐受溶剂冲洗和长期老化,从而抑制器件老化过程中SAM的脱附。

中节能&宁夏海原县:签署500MW光伏项目开发协议来源:智汇光伏 发布时间:2025-12-09 09:29:18

12月3日,中节能太阳能股份有限公司与宁夏自治区中卫市海原县人民政府签订光伏项目投资框架协议,双方就合作推进建设一期500兆瓦光伏发电项目达成一致意向并展开深入交流。

KHP钝化埋底界面实现高效稳定钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-05 14:43:00

近日,中国科学院上海高等研究院光源科学中心研究人员成功将邻苯二甲酸氢钾作为多功能添加剂引入SnO2电子传输层,以同步改变ETL性质和SnO2/钙钛矿埋底界面。此外,KHP在ETL中均匀分布,并在热退火过程中逐渐扩散至埋底界面和钙钛矿层,进一步与未配位的Pb离子配位,降低钙钛矿的表面及体相缺陷密度,缓解薄膜内部应力。