耶鲁研究团队利用廉价的“硅藻”材料提升有机太阳能电池的转换效率

来源:镁客网发布时间:2017-10-19 23:59:59


虽然乙酸的用途十分广泛,但是依然存在局限性,如当需要将光能转化为电能,利用此法就会显得得不偿失了。

与伯克利分校研究团队异曲同工,耶鲁的一个研究团队也利用生物来解决光吸收问题,他们使用称为硅藻的微小化石生物来提高有机太阳能电池的光吸收率。

硅藻是一组浮游植物,因为它们的玻璃状二氧化硅胶壳可以抓取光,所以它通常被称为“海洋宝石”。值得注意的是,硅藻在世界各地的海洋和淡水中非常普遍,因而成本非常低,所以它们成为改善光伏发电的理想选择。

对此,研究的主要作者Lyndsey McMillon-Brown说:“在自然界中,很多事情是非常惊人的,藻类的材料可以帮助捕获和散射光,帮助藻类进行光合作用,所以我们可以直接利用大自然中的一些东西,并把它放在太阳能电池中。”

有机光伏太阳能电池具有由有机聚合物制成的活性层,这意味着它们比常规太阳能电池便宜,但它们的转换效率不太高,主要因为其有源层非常薄,通常需要小于300纳米,因此这限制了转换效率。

此前,为了克服这个原因,工程师们尝试嵌入可以更有效地捕获光的纳米结构,但这些材料成本很高。

因此耶鲁大学的研究团队将目光转向了大自然,他们发现硅藻可以有效散射光,所以研究人员想看看它们是否可以作为这些散射材料的低成本“替代材料”。实验中,研究人员通过将地下化石化的硅藻嵌入细胞的活性层,发现它们可以减少所需的其他材料的数量,同时仍然产生相同的电量。

对其的应用,McMillon-Brown表示:“我们知道材料的正确浓度是什么,以及需要利用的材料量来让太阳能电池转换效率获得增强,这是非常有益的,因为应用过程中只需要使用活性层材料,而无需额外的加工技术,为现有商业化有机太阳能细胞提供了便利。”

对于该研究,虽然研究成果的转换效率已经很高,但是研究人员仍然表示,他们希望对之进行进一步的优化。在散射光下,不同种类的硅藻或许比其他物质更好,但是可以将它们与细胞活性层中的不同聚合物结合,以找到具有更好效率的组合。

索比光伏网 https://news.solarbe.com/201710/20/130632.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
美国前9个月进口太阳能电池片17GW来源:光伏情报处 发布时间:2025-12-26 15:32:32

根据美国海关进口数据统计,2025 年1-9 月美国累计进口光伏电池片17.1GW, 较2024年同期的9.86GW增长73%。

苏大袁建宇团队AM: 倒置钙钛矿太阳能电池实现 26.11% 的冠军效率!来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-12-23 14:15:02

效率:DCA-1F共SAMs器件表现最优,冠军PCE26.11%,开路电压1.179V,短路电流密度25.89mA/cm,填充因子85.49%;DCA-0F、DCA-2F共SAMs器件PCE分别为25.21%、25.05%,均高于纯MeO-2PACz对照组。稳定性:30-50%湿度环境下储存1000小时,DCA-1F共SAMs器件保持90%初始PCE;1太阳光照下最大功率点跟踪1000小时,仍维持~90%效率,而纯MeO-2PACz器件500小时后效率衰减超50%。DCA分子与MeO-2PACz在溶液状态下自聚集行为的示意图。近期报道的基于共自组装单分子层策略的高效钙钛矿太阳能电池性能汇总。

27.2%!中科院游经碧团队Science:HVCD策略制备高效率钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-12-23 14:11:11

近期,中国科学院半导体研究所游经碧研究员领导的团队发现,基于MACl制备的钙钛矿薄膜存在垂直方向上氯分布不均匀的问题,主要原因是MACl中的氯离子在钙钛矿结晶过程中迅速迁移至上表面引起富集。基于所开发的氯元素均匀分布的钙钛矿薄膜,团队研制出经多家权威机构认证、光电转换效率为27.2%的钙钛矿太阳能电池原型器件。该研究实现了钙钛矿太阳能电池效率与稳定性方面的协同提升,将为其产业化发展提供重要支撑。

黄劲松AEM:理解钙钛矿太阳能电池中基于膦酸分子的空穴传输层来源:知光谷 发布时间:2025-12-23 09:59:38

自组装单分子层已成为钙钛矿太阳能电池中一类重要的界面材料,能够调控能级、提升电荷提取效率,并改善器件效率与稳定性。其中,基于膦酸的自组装单分子层因其可与透明导电氧化物形成共价键,作为超薄、透明且可调控的空穴传输层而备受关注。解决这些挑战是将SAMs推向商业化钙钛矿太阳能产品的关键。

AEM:环境条件对无反溶剂两步法FAPbI₃薄膜及太阳能电池性能的影响来源:知光谷 发布时间:2025-12-23 09:58:30

综上,该研究表明,在干燥气氛中制备活性层或在最终退火时引入适度湿度,可获得两步法FAPbI太阳能电池的最佳性能与稳定性。

港科大周圆圆、港理工蔡嵩骅等人NC:揭秘钙钛矿电池性能的“隐形杀手”——晶内杂质纳米团簇来源:先进光伏 发布时间:2025-12-22 16:29:28

香港科技大学周圆圆、香港理工大学蔡嵩骅等研究团队,通过低剂量扫描透射电子显微镜首次在铯掺杂混合阳离子钙钛矿薄膜中,发现了一种新型亚稳态晶粒内杂质纳米簇。核心技术亮点首次发现晶粒内隐藏杂质:利用超低剂量扫描透射电镜,首次在原子尺度上直接观测并解析了隐藏在钙钛矿晶粒内部的亚稳态ABX型杂质纳米团簇的晶体结构。

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。

四川大学彭强团队NC:溶剂蒸汽扩散驱动多尺度预聚集策略,助力有机太阳能电池突破20.7%效率!来源:先进光伏 发布时间:2025-12-22 16:25:04

论文概览精确调控活性层形貌是提升有机太阳能电池效率的关键,但其复杂性使得实现可重复的最优结构极具挑战。针对此难题,四川大学彭强、徐晓鹏团队创新性地开发了一种溶剂蒸汽扩散策略。实现效率突破:将单结有机太阳能电池效率推升至20.7%以上,跻身世界最高效率行列。结论展望本研究成功开发并验证了一种基于溶剂蒸汽扩散的、用于精确调控非富勒烯受体多尺度预聚集的通用策略。

同济大学材料科学与工程学院陆伟团队关于高熵钙钛矿氧化物材料用于低频电磁波吸收的最新研究成果发表于《科学·进展》来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:52:25

论文第一完成单位为同济大学材料科学与工程学院。同济大学陆伟教授与袁宾研究员为论文通讯作者。陆伟教授团队以电磁功能材料为主要研究对象,在多功能集成电磁防护材料等方向进行了系统性研究。在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支撑下,近期多项电磁防护材料研究成果发表于高水平期刊。

紫色光/紫外光线诱导的卤化物钙钛矿太阳能电池钝化失效来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:50:34

胺基末端配体,无论是直接使用还是以二维钙钛矿的形式使用,都是钙钛矿钙化剂中的主要缺陷钝化剂,并且显著推动了各种钙钛矿太阳能电池达到最高效率。然而,即便是这些最先进的钙钛矿太阳能电池,在运行过程中仍会迅速降解,这引发了对钝化耐久性的担忧。总之,研究结果揭示了一种普遍机制,即紫色光/紫外光线会导致胺基端配体的去钝化,而这类配体是钙钛矿太阳能电池的主要缺陷钝化剂。

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。