柔性织物基太阳能电池的研究进展

近年来,柔性电子技术、可穿戴器件和物联网的发展极大地推动了便携式能源器件的发展。作为便携式能源器件的供电器件,织物基太阳能电池凭借其重量轻、可弯曲、可折叠、可扭曲等特性,成为了太阳能电池技术的研究热点之一。为了全面了解织物基太阳能电池的最新进展,文章介绍了织物基染料敏化、织物基钙钛矿和织物基有机3种不同类型的织物基太阳能电池,分析了它们的结构、制备方法和性能,并总结了织物基太阳能电池技术发展的局限性和目前所面临的挑战,为织物基太阳能电池的进一步研究和发展提供参考和借鉴。

具有陷光结构的半透明有机/铜锌锡硫硒四端串联太阳能电池

采用半透明有机太阳能电池和铜锌锡硫硒太阳能电池构成四端串联太阳能器件,并且利用表面具有微型金字塔结构的微米聚二甲基硅氧烷(PS-PDMS)膜的减反射作用来提高太阳能电池的效率。为了研究PS-PDMS的尺寸和放置位置对四端串联太阳能电池性能的影响。制备了尺寸分别为18μm、14μm和9μm微型金字塔结构的PS-PDMS薄膜,比较了不同尺寸下PS-PDMS薄膜的减反射效果,发现9μm尺寸的PS-PDMS薄膜的减反射效果最好。将9μm尺寸的PS-PDMS薄膜用在四端串联太阳能电池的底电池时,四端串联太阳能电池具有最佳效率。最终获得了效率为11.26%的四端串联太阳能电池。与单结铜锌锡硫硒太阳能电池相比,四端串联太阳能电池的最佳效率提高了27.51%。

基于国内专利的钙钛矿太阳能电池发展趋势

发展背景随着全世界对能源的需求量越来越大,石油、煤炭、天然气等传统能源的储量越来越少,对新型能源的需求不断增长。在新型能源中,太阳能由于其清洁、可再生的特性,受到广泛关注。太阳能电池的发展,经历了第1代晶硅太阳能电池、第2代薄膜太阳能电池,来到第3代的新概念太阳能电池。

钙钛矿太阳能电池材料缺陷对器件性能与稳定性的影响

基于钙钛矿太阳能电池材料独特的光电特性,特别是光电转换效率在初期短时间内的快速提升,使其成为当前光伏领域中最富吸引力的光吸收材料之一.然而,近年来转换效率的增长步入缓慢阶段,同时材料的长期稳定性也成为商业化应用的关键挑战,这些问题背后的物理机制与材料缺陷密切相关.为进一步提高电池效率和结构稳定性,必须深刻理解和精准地掌握这些缺陷的特性.本文全面回顾了钙钛矿材料中各类缺陷对光伏性能和稳定性的影响,包括传统刚性模型缺陷、非常规性缺陷、复合型缺陷、离子迁移和缺陷对载流子寿命的影响,论述了缺陷与材料结构稳定性之间的紧密关联性,并对未来关于缺陷的研究方向进行了展望.

基于改进YOLOX-S的太阳能电池片表面缺陷检测

针对太阳能电池片表面缺陷检测存在模型体积大和检测性能不达标的问题,提出了一种轻量化YOLOX-S检测模型用于工业生产。首先以YOLOX-S模型为基础,采用轻量级网络MobileNetV3优化主干网络,减少模型参数,降低模型运算量,提高检测速度。其次采用FReLU激活函数改进MobileNetV3,使模型具有空间像素级建模能力,提高模型空间特征信息灵敏度,增强模型对小目标缺陷的特征提取能力。最后,在颈部网络引入注意力特征融合模块,聚合多尺度信息,加强模型的多尺度特征融合能力。实验结果表明,改进的YOLOX-S检测模型平均精度均值可达97.6%,参数量减少43.2%,检测速度达到51帧/s,置信度均在90%以上,检测结果可靠。

局部和全局特征融合的太阳能电池片表面缺陷检测

太阳能电池片表面缺陷具有类内差异大、类间差异小和背景特征复杂等特点,因此,要实现高精度的太阳能电池片表面缺陷自动检测是一项富有挑战性的任务。针对此问题,该文提出融合局部和全局特征的卷积视觉Transformer网络(CViT-Net),首先采用Ghost聚焦(G-C2F)模块提取电池片缺陷局部特征;然后引进坐标注意力强调缺陷特征并抑制背景特征;最后构建Ghost视觉(G-ViT)模块融合电池片缺陷局部特征和全局特征。同时,针对不同检测精度和模型参数量,分别提供了CViT-Net-S和CViT-Net-L两种网络结构。实验结果表明,与经典MobileVit、MobileNetV3和GhostNet轻量级网络相比,CViT-Net-S对电池片分类准确率分别提升了1.4%、2.3%和1.3%,对电池片检测mAP50分别提升了2.7%、0.3%和0.8%;与ResNet50、RegNet网络相比,CViT-Net-L分类准确率分别提升了0.72%和0.7%,检测mAP50分别提升了3.9%、1.3%;与先进YOLOv6、YOLOv7和YOLOv8检测网络相比,作为骨干网络的CViT-Net-S、CViT-Net-L结构在mAP和mAP50指标上仍保持良好检测效果。结果证明本文算法在太阳能电池片表面缺陷检测领域具有应用价值。

半透明钙钛矿太阳能电池的研究进展

半透明太阳能电池因其在发电窗户、建筑集成光伏、农业温室等领域的巨大潜力而受到越来越多的关注.钙钛矿因其优异的光电性能和通用的制造方法成为了半透明太阳能电池光吸收材料的理想候选.半透明太阳能电池具有高透明度、颜色可调性等优异性能.因此,为了保证光电转换效率的同时实现良好的透光性,科学界需要继续解决器件结构设计、吸光层和透明电极材料等问题.分析半透明钙钛矿太阳能电池在电极设计、有源层调控以及器件结构的最新研究进展,并探讨半透明钙钛矿太阳能电池当前所面临的问题和未来发展方向.

二维MXene材料在太阳能电池和金属离子电池中的研究进展

MXene是一种新型二维材料,具有导电性高、表面官能团丰富、层间距和能带结构可调等特点,从而在新能源器件中拥有重要的研究价值。综述了MXene在太阳能电池和金属离子电池中应用的相关进展。在太阳能电池中,基于MXene高电导率、高透明度和功函数灵活可调的特点,讨论了其在电极和载流子传输层中的相关应用研究,并对MXene功函数调整的策略进行了总结。在金属离子电池中,基于MXene独特的二维层状结构、优异的力学性能和良好的导电性,讨论了MXene作为负极材料以及与碳纳米材料、金属氧化物和硅组成的复合材料对电化学性能的提升作用,并对MXene在正极材料、集流体以及隔膜中应用也进行了介绍。最后对MXene的下一步发展进行了展望。

中国太阳能电池出口竞争力及市场国别分析

近年来,中国大力发展以太阳能电池为代表的低碳新能源绿色产业,太阳能电池出口呈现快速增长态势。本文分析了中国太阳能电池出口的市场国别情况,运用国际市场占有率(IMS)、显示性比较优势指数(RCA)及贸易竞争力指数(TC)研究了中国太阳能电池的出口竞争力。结果表明:近十年来,中国太阳能电池的国际竞争力一直位居世界第一,出口市场日益多元化发展,荷兰、日本、巴西和印度是中国的主要出口市场。中国太阳能电池出口目前面临产能过剩、贸易摩擦事件频发等挑战,为此,中国企业应利用产能扩张带来的价格优势,积极开拓新兴市场和巩固传统市场,并加强技术创新与保护。

基于挥发性溶剂制备MAPbI_(3)钙钛矿太阳能电池/模组

制备大面积、高效率的钙钛矿太阳能电池模组(PSM)是钙钛矿太阳能电池(PSCs)产业化的关键步骤。使用挥发性溶剂的钙钛矿前驱体溶液在形成液膜后,溶剂可以迅速自行蒸发,无需添加反溶剂、退火等后处理过程,极大简化了工艺流程,更加适合工业化生产。然而,挥发性溶剂体系制备的钙钛矿薄膜结晶速率过快,生成的钙钛矿晶粒尺寸偏小,且薄膜的缺陷态密度较高,这造成制备的器件效率和稳定性较差。本研究设计了一种由甲胺/乙腈(MA/ACN)组成的挥发性溶剂体系,制备了MAPbI_(3)钙钛矿太阳能电池/模组,并在钙钛矿前驱体溶液中添加了适量的PbCl_(2),用于延缓结晶并钝化晶界缺陷。使用这种方法制备的0.06 cm^(2)小面积器件的光电转换效率(PCE)最高达到21.21%,并且稳定性较好,基于此工艺制备的钙钛矿太阳能电池模组的PCE达到18.89%。本研究为钙钛矿太阳能电池的大规模工业化生产提供了一种新的思路。

二氧化锡基染料敏化太阳能电池电子传输模型优化及器件性能研究

针对染料敏化太阳能电池(DSSC)而言,其光阳极的材料特性与设计参数对DSSC性能具有显著影响。为了深入研究这一影响,本文采用数值模拟的方式,以探究光阳极结构变化对DSSC性能的详细影响。但目前的数学模型不够完善且预测精度较低,因而本文在光电子传输理论和朗伯比尔定律的基础上,采用常数堆叠法和可变堆叠法将孔隙率对电子扩散系数的影响引入到DSSC的数学模型中,建立了更加完善且精确的电子传输模型,该模型能够更深入剖析光阳极结构参数变化对DSSC性能的影响。通过数值模拟了在不同孔隙体积、电子寿命、SnO_(2)涂层厚度及比表面积下DSSC的性能。结果发现:随着SnO_(2)薄膜孔隙体积的增加,太阳能电池的短路电流密度逐渐减小,而开路电压则呈增大趋势,这导致光电转换效率逐渐降低。当孔隙体积达到0.10 cm^(3)/g时,DSSC光电转换效率达5.16%,因此在保证电池刚性的前提下,尽量降低SnO_(2)的孔隙体积,有利于吸收系数和扩散系数的提升,这两个参数的提升有利于DSSC整体性能的提升,同时电子寿命的延长会带来太阳能电池短路电流密度和开路电压的增大,进而提升光电转换效率,当电子寿命达到200 ms时,光电转换效率达到5.82%。本研究通过详细的数值模拟分析,为优化光阳极结构从而提升DSSC的光电性能提供了有力的理论指导,有助于进一步推动DSSC的研究与应用。

基于改进SegFormer的太阳能电池缺陷分割模型

针对太阳能电池制造过程中影响寿命和效率的缺陷问题,提出基于改进SegFormer的多尺度缺陷分割模型EL-SegFormer.该模型专注于太阳能电池缺陷分割任务,为生产提供可靠的检测手段.在网络浅层引入轻量级调制模块,利用多头混合卷积提取不同尺度缺陷的特征信息,以固定尺度卷积和感受野,有效捕获网络早期局部信息.通过聚合方式融合头部提取的特征信息,以更准确地定位太阳能电池的各种缺陷.以分级编码器形式融合浅层到深层的多尺度上下文信息输入解码器.解码器采用轻量级多层感知机,整合不同层级的特征信息生成分割掩码.加载遍历模型,利用缺陷图像分割掩码和标签掩码计算平均交并比(MIoU).实验结果表明,EL-SegFormer模型参数仅为68.2 M,在Buerhop2018数据集上的MIoU达到67.60%,高于近年最先进模型的MIoU.所提出的模型在复杂太阳能电池缺陷分割任务上表现较好,展现出强大的应用前景.

中国对东盟太阳能电池出口贸易潜力研究——基于扩展引力模型的实证分析

为了探究RCEP推动能源绿色转型的趋势下中国对东盟太阳能电池出口的特征与潜力,基于2009—2022年中国与东盟国家太阳能电池出口的面板数据,分析中国对东盟太阳能电池出口贸易的现状与特征,并构建扩展引力模型研究中国对东盟太阳能电池出口贸易潜力。研究表明:中国GDP和对象国GDP乘积、对象国人口规模、对象国高科技出口占比、对象国青年人口的劳动力参与率和对象国进口依存度等因素均对中国太阳能电池出口贸易潜力产生显著的推动作用;地理距离和对象国外国直接投资净流入对中国太阳能电池出口贸易潜力也有负向影响,但不显著。贸易潜力测算结果表明:中国与文莱、印度尼西亚、柬埔寨、老挝、缅甸、新加坡等大部分东盟国家属于“潜力巨大型”,未来对东盟的太阳能电池出口贸易额增长空间较大。政策启示为:我国应在加强与东盟国家的政策沟通、建立多边合作机制的同时,利用跨境电商等国际贸易新业态推动贸易便利化,并提高中国太阳能电池的技术优势,因地制宜制定出口贸易政策。研究结论能够为充分释放中国对东盟太阳能电池出口潜力、赋能国内光伏产业发展提供有益参考。

“双碳”目标背景下太阳能电池技术课程教学改革与探索

随着碳达峰和碳中和--“双碳”目标的推进,经济社会发展正朝着绿色低碳方向迈进,这将进一步促进太阳能电池技术的发展及其产业应用,同时必将加剧光伏产业对专业人才的迫切需求。文章旨在探讨“双碳”目标背景下太阳能电池技术课程的教学现状和存在问题,并从课程内容及思政元素、教学方法和考核方式等方面提出教学改革措施,以提高课程教学水平和课堂授课质量,有效提升学生学习效果,满足培养碳中和科技创新人才的需求。

磷化铟胶体量子点合成及其在敏化太阳能电池中的应用进展

半导体胶体量子点在新型太阳能电池、发光、光电器件和生物医学等领域具有重要的应用价值。目前,对Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族等量子点的合成与应用研究仍然是一个研究热点。磷化铟被认为是Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中最有希望替代CdSe和PdS等含镉或含铅半导体的材料。重点对磷化铟胶体量子点的合成方法和其在量子点敏化太阳能电池中的应用现状进行了讨论和展望,并提出磷化铟量子点在合成和光伏应用中面临的问题,期望能为高质量磷化铟量子点的合成以及量子点敏化太阳能电池应用研究提供参考。

提升钙钛矿太阳能电池性能技术综述

目前,钙钛矿电池作为光伏电池领域最炙手可热的技术之一,正在引起人们的广泛关注。钙钛矿太阳能电池的光电转化效率不断刷新纪录,目前认证效率已经达到26.1%。它以其高效能、低成本、可制备性等优势,在可再生能源领域具有巨大应用前景。通过介绍钙钛矿电池的工艺流程和其当前的发展趋势,从界面工程、溶剂工程、能级工程以及添加剂工程等方面对钙钛矿太阳能电池性能提升技术进行详细总结,进一步分析大面积钙钛矿太阳能电池发展的技术瓶颈以及产业化所面临的问题,最后对钙钛矿太阳能电池的发展趋势进行展望。

太阳能电池片建设项目环境影响评价中重点关注问题探析

简要梳理了太阳能电池生产工艺,介绍了电池片项目产排污节点,分析了行业产污特征,提出了项目环境影响评价过程中应重点关注的问题,研究成果可为太阳能电池片制造项目前期研判及环保管理提供技术参考。

基于DeepLabv3+的太阳能电池板污染面积分割与计算算法研究

在露天环境中运行的太阳能电池板易受积尘等污染物覆盖的影响,进而降低其发电效率。为了定量评估污染物对太阳能电池板表面污染的程度,文章采用DeepLabv3+语义分割模型对太阳能电池板污染面积进行分割与计算。首先,通过训练DeepLabv3+模型,实现对太阳能电池板图像的精确分割,从而提取出污染区域。然后,通过计算污染区域像素点总数占整块太阳能电池板图像像素点总数的比例,量化污染物的面积。最后,在实际场景中的实验表明,DeepLabv3+分割太阳能电池板污染物的精准率、F1得分和平均准确率分别达到97.17%、96.45%和96.79%。该方法为太阳能电池板的维护管理和效率优化提供了科学依据。

韩国开发出高效半透明钙钛矿太阳能电池

韩国能源技术研究院团队研发出具有目前最高效率水平的半透明钙钛矿太阳能电池。相关研究发表在《前沿能源材料(Advanced Energy Materials)》上。科研团队通过向太阳能电池中添加锂离子来提高电池中空穴传输层的电导率,并通过优化空穴传输层的锂离子氧化时间,使其转化为稳定的氧化锂,从而阻止锂离子扩散来提高器件稳定性。该电池实现了半透明太阳能电池领域21.68%的目前最高效率,且在运行超过240小时后,与初始效率相比仍保持超99%的效率,表现出优异的稳定性。

Cu-BTC和石墨烯改性的高性能染料敏化太阳能电池

采用Cu-BTC和三维网状石墨烯(3DGNs)对光阳极材料进行改性,通过提高光阳极的比表面积以及提供光生电子的快速输运通道,器件的短路电流和光电转换效率实现了显著的提高。采用SEM和XRD对复合光阳极的微结构进行分析,通过电流-电压曲线和入射光电流转化效率分析其光伏特性。通过调整光阳极中Cu-BTC,3DGNs和TiO 2的质量分数实现各种组分的协同作用。优化后,器件的短路电流为(20.5±0.1)mA/cm^(2),开路电压为(680±2)mV,填充因子为(61.9±0.1)%,能量转换效率为(8.63±0.1)%。