近日,国际著名期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)在线发表了华中科技大学光电信息学院张建兵副教授团队题为“Cation-Exchange Synthesis of Highly Monodisperse PbS Quantum Dots from ZnS Nanorods for Efficient Infrared Solar Cells”的研究成果。博士研究生夏勇为论文的第一作者,张建兵副教授为论文的通讯作者,我校为第一完成单位。
阻碍光伏器件性能提升的一个重要因素是低于光伏材料带隙的低能红外光子没有被充分利用,大尺寸窄带隙PbS量子点被视为理想的红外光伏材料。然而,当尺寸增加(带隙减小)时,PbS量子点对空气的敏感性显著增加,容易引入新的缺陷态。因此,研究者们通常采用阳离子交换方法来合成具有原位卤素离子钝化的PbS量子点。但是,这种方法合成出的PbS量子点尺寸分布不佳(尤其大尺寸),影响载流子的迁移。为了解决这一问题,张建兵副教授团队首次采用ZnS纳米棒到PbS量子点的阳离子交换方案,其基本思想是依靠由棒到点转变过程中因部分溶解而释放的S来维持一定的过饱和度,促进量子点的生长并且维持较好的尺寸分布。系统改变合成参数,在尺寸分布的均匀性、尺寸可控性、重复性以及宏量制备等方面对阳离子交换合成进行优化。通过捕获反应和生长的中间态,研究了从棒到点的形貌转变过程和机理以及量子点的生长控制机制。其中反应过程中从棒到点不同时间的形貌演变过程如下图透射电子显微镜所示。
图为ZnS纳米棒到PbS量子点过程中不同时间的形貌演变过程。
这种从棒到点的阳离子交换合成出的PbS量子点除了具有极好的尺寸分布外,表面还具有卤素Cl-离子钝化,实现了较好的表面缺陷态控制。基于这种方案合成的高质量大尺寸窄带隙PbS量子点,最终获得了效率世界领先的带隙为0.95 eV的PbS量子点红外太阳能电池,其结构和性能参数如下图所示。其中,在AM 1.5下,效率高达10%(世界第一),800nm长通滤光片下的效率为4.2%(世界第一),1100nm长通滤光片下的效率为1.1%。
图为器件结构和详细器件性能参数。
这种窄带隙太阳能电池为进一步显著提升各种常规电池的效率提供了新的思路。例如,可以在现有钙钛矿和硅电池的基础上,显著增加额外的能量转换效率。
图为红外太阳能电池的重要意义。
该工作得到了学院院长唐江等合作者的帮助,并获得国家自然科学基金面上和青年项目、湖北省自然科学基金和华为横向项目的支持。
论文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201907379
索比光伏网(solarbe.com)责任编辑:fuping
- 推荐阅读
- 最新活动
- more
- 新闻排行榜
- 日榜
- 周榜
- 月榜
-
1 李振国总裁在第25届联合国气候变化大会发布《中国2050年光伏发展展望》报告
- 12月12日,隆基股份总裁李振国先生在第25届联合国气候变化大会上面向全球发布了隆基联合国家发改委能源研究所、陕西煤业化工集团有限责任公司共同研究完成的《中国2050年光伏发展展望》报告(以下简称《展望》)。国家
-
2 晶澳科技正式亮相A股市场
- 12月12日,天业通联发布公告,自 2019年12月13日起,公司中文名称变更为晶澳太阳能科技股份有限公司,证券简称由天业通联变更为晶澳科技(公司证券代码仍为:002459)。公司英文名称为JA Solar Technology Co.,Ltd.,
-
3 晶科董事长2020新年致辞:把酒喝光,头也不回地去2020
- 浙江人都知道,西湖有水光潋滟的晴湖、山色空濛的雾湖、水墨长卷的雨湖、云舒云卷的云湖、断桥莹白的雪湖,可我独爱诸相非相、各自有各自天涯的,雪中的西湖,可今年那么不像话地暖和的冬天,估计我这五分之一的机会
-
4 周健奇:光伏产业2020年仍应延续补贴退坡政策
- 制定光伏发电等新能源补贴退坡政策时,不仅不能急刹车,还要考虑到交叉补贴的现实情况,以有限的补贴重点支持产业发展。在市场需求引导下,经过20年的发展,我国光伏产业发展迅速。数据显示,截至2019年前三季度,我
-
5 太阳能项目占比74.7%!荷兰第二轮可再生能源补贴计划正在审查
- 近日,荷兰政府一名成员表示,将该国电网拥堵地区的可再生能源项目排除在公共补贴之外的举措,并未挫伤太阳能开发商的热情。经济事务和气候政策部长Eric Wiebes表示,可用预算为50亿欧元,而补贴申请资金为90.6亿欧
-
1 李振国总裁在第25届联合国气候变化大会发布《中国2050年光伏发展展望》报告
- 12月12日,隆基股份总裁李振国先生在第25届联合国气候变化大会上面向全球发布了隆基联合国家发改委能源研究所、陕西煤业化工集团有限责任公司共同研究完成的《中国2050年光伏发展展望》报告(以下简称《展望》)。国家
-
2 晶澳科技正式亮相A股市场
- 12月12日,天业通联发布公告,自 2019年12月13日起,公司中文名称变更为晶澳太阳能科技股份有限公司,证券简称由天业通联变更为晶澳科技(公司证券代码仍为:002459)。公司英文名称为JA Solar Technology Co.,Ltd.,
-
3 晶科董事长2020新年致辞:把酒喝光,头也不回地去2020
- 浙江人都知道,西湖有水光潋滟的晴湖、山色空濛的雾湖、水墨长卷的雨湖、云舒云卷的云湖、断桥莹白的雪湖,可我独爱诸相非相、各自有各自天涯的,雪中的西湖,可今年那么不像话地暖和的冬天,估计我这五分之一的机会
-
4 周健奇:光伏产业2020年仍应延续补贴退坡政策
- 制定光伏发电等新能源补贴退坡政策时,不仅不能急刹车,还要考虑到交叉补贴的现实情况,以有限的补贴重点支持产业发展。在市场需求引导下,经过20年的发展,我国光伏产业发展迅速。数据显示,截至2019年前三季度,我
-
5 太阳能项目占比74.7%!荷兰第二轮可再生能源补贴计划正在审查
- 近日,荷兰政府一名成员表示,将该国电网拥堵地区的可再生能源项目排除在公共补贴之外的举措,并未挫伤太阳能开发商的热情。经济事务和气候政策部长Eric Wiebes表示,可用预算为50亿欧元,而补贴申请资金为90.6亿欧
-
1 17.6%!国家能源集团旗下的神华光伏(NICE Solar Energy)创CIGS薄膜光伏组件全面积转换效率世界纪录
- 国家能源集团、上海电气、北京未来科学城、德国曼兹公司共同成立的神华光伏科技研发公司(NICE SolarEnergy)近日宣布由中德科学家团队共同研发、德国产线生产的铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏组件以17.6%的全面积光电转换效
-
2 国电投夏忠:贡献能源转型中国方案,计划2025装机总量4500万千瓦
- 12月5日,2019中国光伏行业年度大会暨创新发展高峰论坛在深圳召开。国家电力投资集团有限公司副总经理夏忠在致辞中表示,国电投将致力于构建以绿色电力为核心的现代能源体系,承担保障国家能源安全责任;以创新为第一
-
3 国家能源局原局长努尔·白克力简历
- 努尔白克力,男,维吾尔族,1961年8月生,新疆博乐人,1982年12月加入中国共产党,1983年8月参加工作,中央党校研究生班政治理论专业毕业,中央党校研究生学历。曾任国家发展和改革委员会副主任(正部长级)、党组成员
-
4 协鑫集成与美国POWIN ENERGY成立合资公司,共同开拓亚太储能市场
- 11月14日,在第四届东南亚光伏储能大会暨博览会期间,协鑫集成正式宣布与美国储能系统集成商POWIN ENERGY公司成立合资公司G-POWINENERGY SOLUTION,双方将专注于电网侧储能系统的应用合作,重点在东南亚、澳大利亚、
-
5 2019光伏电价政策回顾
- 4月28日,国家发展改革委印发了《关于完善光伏发电上网电价机制有关问题的通知》(发改价格〔2019〕761号),并于4月30日在发改委官网公开发布,文件明确了2019年光伏项目上网电价,2019年光伏电价政策终于尘埃落定。