硅-钙钛矿叠层电池的竞争技术出现: MIT科学家开发基于单重态激子裂变的硅太阳能电池

来源:钙钛矿材料和器件发布时间:2025-05-28 09:52:53

据报道,美国科学家设计了一种微导线太阳能电池,可以实现单线态裂变与硅的耦合。他们取得成就的关键是一个界面,该界面将电子和空穴依次转移到硅中,而不是同时将两者转移到硅中。

太阳能电池示意图图片: 麻省理工学院, Joule

麻省理工学院(MIT)的科学家们利用一种被称为单重态激子裂变(SF)的效应,展示了一种新型硅太阳能电池概念,该概念有可能超过传统光伏器件的量子效率极限。

单重态激子裂变是在某些材料中看到的一种效应,其中单个光子在被太阳能电池吸收时可以产生两个电子-空穴对,而不是通常的一个电子-空穴。早在1970年代,科学家们就已经观察到这种效应,尽管在过去十年中它已成为一些世界领先机构的重要研究领域;事实证明,将这种效应转化为可行的太阳能电池是复杂的。

单线态裂变太阳能电池可以从一个光子产生两个电子,使电池效率更高。这是通过量子力学过程发生的,其中一个单重态激子(电子-空穴对)被分成两个三重态激子。

“到目前为止,我们只有间接证据可以将单线态激子裂变与硅耦合,”该研究的通讯作者 Marc A. Baldo告诉 pv magazine。“对我们来说,突破是设计了一个界面,将电子和空穴依次转移到硅中,而不是同时将两者(电子和空穴)转移到硅中。”

在最近发表在 Joule 上的研究“激子裂变增强硅太阳能电池”中,研究人员解释说,他们设计并构建了一种微导线 (Microwire, MW) 电池,其界面基于铪氧氮化物(HfOxNy)薄膜,以改善并四苯(Tetracene, Tc)和硅之间的耦合。Tc及其衍生物是SF的主要候选物,因为它们可以形成电荷转移和多激子态。

该界面还包括一种薄的氧化铝(AlOx)钝化层,防止转移的电荷载流子在硅表面立即重新组合,以及作为电子供体材料的锌酞菁(ZnPc)层。“为了最大限度地减少背面的复合,添加了一个结深为1 μm的背表面场(BSF)层和一个局部背接触,”科学家们说。“微网格电极用作前电极,以有效地收集载流子。”

研究人员对电池性能进行了一系列测量,发现在器件上沉积ZnPc和Tc会改变短路电流密度,开路电压和填充因子的降低可以忽略不计,从而导致功率转换效率的整体提高。

分析还表明,并四苯中吸收的每个光子的峰值电荷产生效率约为138%,科学家们表示,这“轻松”超过了传统硅太阳能电池的量子效率极限。

“这项技术将与硅-钙钛矿叠层等双结概念电池竞争,”Baldo解释说。“将激子裂变与硅相结合避免了电流匹配限制,并且该方法保证了在不同照明下的稳健性和单结典型的简单性,它还有很长的路要走。最重要的是,我们需要提高效率并证明该技术可以在阳光下保持稳定。

Baldo总结道:“观察到硅太阳能电池中激子裂变产生的光电流证明了与单线态激子裂变耦合是提高硅太阳能电池效率的可行途径这一概念。“我认为现在可以宣称,激子裂变是新太阳能电池技术竞争中真正的技术竞争者。”

2023 年,麻省理工学院和弗吉尼亚大学的研究人员宣布计划在单线态裂变太阳能电池中使用并苯,并苯是具有独特光电特性的苯分子。他们的方法包括将碳二卡宾配体添加到已经掺杂了硼和氮的并苯中。

2019 年,麻省理工学院的另一个研究小组展示了如何将单线态激子裂变应用于硅太阳能电池,并可能导致电池效率高达35%。他们声称自己是第一个从已知表现出这种效应的“激子”材料中转移效应的群体,在这种情况下,还有并四苯。他们通过在硅太阳能电池和激发子并四苯层之间放置一个只有几个原子厚的氮氧化铪的额外层来实现这一壮举。

麻省理工学院的研究人员将他们的工作描述为“涡轮增压”硅太阳能电池,并表示这与提高太阳能电池效率的最常见方法不同,后者如今更侧重于叠层电池概念。“我们正在向硅中添加更多电流,而不是制造两个电池,”他们当时表示。

责任编辑:zhouzhenkun
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
阳光水面光伏漂浮式光伏系统技术解析:从浮体材料到锚固系统的全维度能力来源:阳光电源 发布时间:2026-09-30 16:16:05

本文系统解析阳光水面光伏科技股份有限公司(Sungrow FPV)的漂浮式光伏(FPV)全栈技术能力。随着FPV项目迈向吉瓦级规模化,行业关注重点已从单一浮体成本转向涵盖浮体、锚固、电气集成、环境适配与全生命周期运维的系统级能力。文章围绕六大核心子系统展开:采用自研HDPE浮体,具备25年设计寿命、90%以上回收率及抗风40m/s等高性能,并严格遵循T/CPIA 0016—2019等行业标准;锚固系统提供多地质适配方案,获DNV认证,牵头制定全球首个漂浮光伏锚固标准T/CPIA 0056—2024;电气系统集成专用逆变升压浮船与双面组件,提升水面反射增益至10%–13%,并强化高湿、盐雾防护;方案覆盖水库、沉陷区、台风区等五大水域场景;结合4.3GW全球累计装机、340+项目经验及11国本地交付能力,从技术、经验、标准、服务、经济性与ESG六维度展现其GW级系统供应商综合实力。(199字)

全球领先的光储科技品牌: 阳光电源全栈技术与全球价值解析来源:阳光电源 发布时间:2026-09-24 17:58:58

本文系统解析全球光储科技企业阳光电源的发展路径与核心价值。在能源转型背景下,公司依托29年电力电子技术积累,构建覆盖光伏逆变器与储能系统的全栈自研技术体系:光伏逆变器转换效率达99.11%,具备构网支撑能力;储能产品集成AI电芯管理与多电压等级并网技术,适配多元场景。其全球装机量截至2025年底突破1000吉瓦,储能系统集成量连续多年居世界首位。通过合肥、泰国等四大生产基地实现本地化交付,并提供涵盖集中式电站、水面光伏、工商业及户用等全场景光储解决方案,延伸至“光储充”与数智运维、碳管理服务,形成“设备+服务+运营”闭环,持续赋能全球清洁能源规模化应用与低碳发展。

北京经济技术开发区:推动先进能源产业应用钙钛矿材料等实现太空、地面多维度发展来源:北京市人民政府 发布时间:2026-09-23 16:17:21

本文介绍了北京经济技术开发区发布的《关于加快新材料产业创新发展的若干措施》,旨在系统性推动新材料产业高质量发展。文件明确聚焦先进基础材料、关键战略材料和前沿创新材料三大方向,尤其突出钙钛矿等新型能源材料在先进能源领域的应用,支持其向太空能源、地面储能等多场景拓展。措施围绕“创新驱动—成果转化—双向赋能—要素保障”逻辑链,提出核心技术攻关、产学研协同、“AI+新材料”融合、中试平台建设、京津冀协同发展等12项具体举措,涵盖资金支持、平台搭建、场景开放、人才引育和金融赋能等内容。政策有效期至2028年底,适用范围覆盖亦庄新城全域,强调国产替代、技术转化与产业生态构建。(199字)

华晟新能源亮相2026世界制造业大会 展示高效异质结前沿技术成果来源:华晟新能源 Huasun 发布时间:2026-09-22 09:44:57

华晟新能源亮相2026世界制造业大会,展出Himalaya PLUS高效异质结组件(760W/24.5%)、异质结-钙钛矿叠层电池、玻璃基TGV及P-HJT柔性电池等前沿成果,展现其在高效光伏与下一代技术产业化上的领先布局。

1GW太阳能电池大单落地来源:索比光伏网 发布时间:2026-09-20 09:03:16

印度光伏企业Vikram Solar与Avaada Electro签署1GW太阳能电池供货协议,采购符合印度ALMM清单要求的n型G12R TOPCon半片电池,供货自2026年9月起,合同金额约125亿印度卢比(1.5亿美元)。该订单旨在满足印度DCR(本土制造含量)政策下组件生产的电池供应需求,增强Vikram Solar供应链稳定性。Avaada Electro将于2026年7月正式列入ALMM清单。目前,Vikram Solar正加速垂直一体化布局:其6GW电池工厂已投产,7月组件车间投运,2026年1月完成组件向G12R规格切换,4月全球组件累计出货超10GW;规划至2027财年末实现9GW电池产能,并持续推进硅锭、硅片扩产及9GW高效制造基地建设,预计2027财年第四季度投产。

绿电赋能千行百业:共探能源转型的技术、市场与产业机遇来源:索比光伏网 发布时间:2026-09-18 14:54:35

本文报道了2026年绿色能源创新发展大会在天津召开的情况,聚焦我国绿色能源转型进入“十五五”关键阶段的系统性演进。会议围绕绿电规模化消纳与高质量发展,深入探讨零碳园区建设、绿电交易机制、算电协同、AI赋能可再生能源等核心议题。文中梳理了当前进展:我国可再生能源装机占比超六成,光伏装机首次超过煤电;天津非化石能源消费占比达17%,新能源已成为本地第一大电源。同时指出多重挑战——绿证绿电机制不完善、风光负荷错配、系统调节能力不足、退役设备回收体系待建、新业态权责不清等。国家能源局、行业协会及龙头企业提出对策:强化长时储能、绿氢绿醇等技术创新;推动绿电直连、虚拟电厂、源网荷储协同等模式落地;完善绿证管理、分时电价、碳电衔接等体制机制;构建覆盖开发、应用、回收的全生命周期闭环。大会还发布多项倡议,签约一批产业项目,并启动AI电力交易平台,标志着绿色能源发展正从规模扩张迈向系统协同、消费引领与价值实现的新阶段。(199字)

全球钙钛矿竞速,晶灵以唯一材料合作方进入澳洲国家级项目!来源:投稿 发布时间:2026-09-18 14:45:50

钙钛矿-晶硅叠层电池产业化加速,晶灵科技作为唯一中国材料方参与澳大利亚630万澳元国际攻关项目。其高纯度微晶材料已量产供货,多项技术创世界纪录,并布局太空光伏、BIPV等前沿场景,推动钙钛矿材料自主可控与全球验证。

REITs扩募,打开了光储开发的潘多拉魔盒来源:Mr蒋静的资本圈 发布时间:2026-09-14 08:59:04

本文聚焦2026年机构间REITs在光伏与储能(光储)领域的快速发展及其扩募机制的落地影响。文章指出,随着沪深交易所正式明确机构间REITs的权益属性与核心规则,以户用光伏、工商业分布式光伏和电网侧独立储能为代表的新能源资产加速证券化,形成“开发—证券化—扩募—再开发”的资本循环模式。扩募机制允许已上市REITs持续募集资金收购新资产,实现规模滚动增长,首单新能源扩募案例(碧澄能源)已成功落地,验证了该路径的可行性。监管层鼓励具备持续开发或并购能力的主体运营REITs平台,推动行业整合;而缺乏持续资产输出能力的开发商将面临发行门槛提高、竞争力弱化的压力。由此,机构间REITs正重塑光储行业的资本逻辑与竞争格局。(198字)

包头市:布局钙钛矿、叠层等新一代太阳能电池技术来源:包头市人民政府 发布时间:2026-09-11 08:49:42

包头市于9月8日发布《“十五五”时期推动清洁能源产业高质量发展行动方案》,旨在加快构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系,助力老工业基地绿色转型。方案提出到2030年实现新能源并网装机2400万千瓦、储能装机750万千瓦的发展目标,并围绕供给提升、储能扩容、风光制氢、传统能源清洁利用及生物质开发五大方向部署重点任务。在装备升级方面,强调做优晶硅光伏配套(如铝边框、多晶硅芯),同时前瞻性布局钙钛矿、叠层等新一代太阳能电池技术产业,推动技术迭代与本地化配套。此外,方案还系统规划了电网强化、氢能管网、充换电设施、创新平台建设及产业生态优化等支撑举措,突出以新质生产力引领清洁能源全产业链高质量发展。(199字)

西南地区首个工业级钙钛矿/晶硅叠层光伏实证项目落地云南来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-09-09 09:24:56

西南地区首个工业级钙钛矿/晶硅叠层光伏实证项目在云南丽江落地,依托云南省重大科技专项“绿氢高效制备关键技术研究及应用”,由昆明理工大学、三峡集团云南公司与仁烁光能联合实施。项目突破两大核心技术瓶颈:一是研发出稳定性显著提升的钙钛矿/硅叠层太阳能电池,光电转化效率达33%,双85老化1100小时后性能保持率超90%;二是开发出高性能钴基非贵金属电解水催化剂,实现大电流下高效稳定制氢。配套建成1000Nm³/h“光伏直连制氢”示范工程,年产绿氢320吨,并投运高原适用的集装箱式氢燃料电池热电联产系统,形成覆盖“发电—制氢—储运—用能”的全链条零碳微循环模式。(199字)

又一钙钛矿产学研项目签约!来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-09-04 09:06:12

9月2日,在四川宜宾举办的2026世界动力电池大会“AI赋能·光储共生”专题会上,四川智能钙钛矿光伏创新中心与慧灵科技、伊犁平美和汇签署产学研合作协议,三方将联合攻关钙钛矿叠层电池关键技术并推动成果转化。该中心依托宜宾“江源行动”设立,由成会明院士领衔学术指导,白杨教授牵头技术研发与产业化落地,构建AI驱动的全链条研发体系,采用“沿途下蛋”模式推进中试线与量产基地建设。同期,智能固态电池创新中心也与两家材料企业达成合作。活动吸引170余位院士专家参与,聚焦钙钛矿放大制备与AI材料创新等前沿议题。依托2025年超370亿元、居全省首位的光伏产业规模,宜宾正加速打造千亿级新能源产业集群。