全钙钛矿叠层电池光电转换效率刷新世界纪录

据报道,经国际第三方权威认证机构测试,该校现代工程与应用科学学院谭海仁课题组研发的大面积全钙钛矿叠层组件,稳态光电转换效率高达24.5%,刷新了全钙钛矿叠层组件的世界纪录,相关结果已被收录到《太阳能电池效率表》。近日,该团队相关论文发表于国际学术期刊《科学》。谭海仁坦言,相较于传统的晶硅单结太阳能电池,钙钛矿叠层太阳能电池生产成本更低、更节能。轻量化、柔性化的特点使其更容易弯折,使用场景更多。钙钛矿叠层太阳能电池由电极、钙钛矿吸光层、空穴传输层、电子传输层等结构堆叠而成,宽带隙钙钛矿薄膜和窄带隙钙钛矿薄膜是叠层电池中重要的吸光层。

加速推进钙钛矿叠层电池产业化进程

发展清洁低成本的太阳能光伏发电技术,是实现“双碳”目标的重要途径与技术保障。2022年,国家发展改革委办公厅、国家能源局综合司发布的《关于促进光伏产业链健康发展有关事项的通知》指出,落实相关规划部署,突破高效晶体硅电池、高效钙钛矿电池等低成本产业化技术,推动光伏发电降本增效,促进高质量发展。其中,构筑叠层太阳能电池是一种有效突破单结电池效率极限的方式。

薄膜非晶/微晶叠层电池中NP隧穿结的影响

本文论述了薄膜非晶/微晶叠层电池中NP隧穿结对电池性能的影响。在薄膜叠层电池中非晶顶电池的N层采用微晶硅,减小了电池的内部串联电阻影响。通过调整非晶硅顶电池N层和微晶硅底电池P层的厚度,降低NP隧穿结的影响,获得薄膜叠层电池效率11.73%(Voc=1.34V,Jsc=14.53mA/cm2,FF=60.27%),电池面积为0.253 cm2。

非晶/微晶硅叠层电池中间层的研究进展

由于非晶硅光致衰退、微晶硅吸收系数低的原因,叠层结构电池成为提高电池效率和稳定性的有效途径。叠层电池各子电池较薄、太阳光的利用率较低,因此陷光结构在叠层电池中的作用尤其重要。具有绒面结构的前电极、叠层电池的中间层以及ZnO/Al或ZnO/Ag复合背电极共同组成硅薄膜太阳电池的陷光结构。中间层位于各子电池之间,作用是改变界面反射率,影响电池中光的传播路径。该文综述了叠层电池中间层的作用、要求以及此方面国内外的研究现状,并指出中间层研究中需要注意的主要问题和未来发展的趋势。

柔性太阳翼叠层电池弯曲适应性仿真与设计

航天器在轨进、出地影时,基于复合结构柔性基板的柔性太阳翼叠层电池在高、低温交变作用下会产生热弯曲变形。针对这一问题,采用有限元建模仿真,分析由太阳电池、盖片胶和抗辐照玻璃盖片组成的叠层电池的弯曲适应性,计算不同结构尺寸、不同叠层材料参数的叠层电池在跨中弯曲载荷下的最大应力。借助响应面技术研究设计变量与复合结构性能之间的关系,采用目标驱动优化分析,获得理想的结构尺寸参数。结果表明:叠层电池的宏观力学性能取决于微观不同叠层材料的组合方式;等效弹性模量不是定值,而是与叠层材料的参数有关;弯曲工况的失效模式取决于电池单体的最大拉应力,而不是宏观表征的整体弯曲强度。

中间层厚度对具有隧穿结构的叠层电池的影响

为了提高非晶硅/微晶硅叠层电池的转换效率和稳定性,在隧穿结构中引入ZnO∶B中间层,研究了中间层厚度对叠层电池短路电流密度、开路电压、转换效率等性能的影响。实验结果表明,较薄的中间层厚度,可以优化顶电池和底电池的短路电流密度,使微晶硅底电池生长致密,提高叠层电池的开路电压。采用厚度为60 nm的中间层,并优化顶电池和底电池的厚度后,制备出了初始转换效率为11.5%、衰退率在9%以内的叠层电池。

中间层掺杂对具有隧穿结构的非晶硅/微晶硅叠层电池的影响

为了提高非晶硅/微晶硅叠层电池的转换效率和稳定性,在隧穿结构中引入ZnO∶B中间层,研究了中间层掺杂情况对叠层电池短路电流密度、开路电压、填充因子、转换效率等性能的影响。实验结果表明:最佳的非晶硅/微晶硅叠层电池中间层为厚度较薄、掺杂浓度较高的ZnO∶B,有利于叠层电池整体性能的提高。最终,采用厚度为40 nm,B2H6流量为5 ml/min的ZnO∶B中间层,制备出了初始效率为12.2%、衰退率在8%以内的叠层电池。

隧穿结对具有中间层的非晶硅/微晶硅叠层电池的影响

为了改善非晶硅/微晶硅叠层电池的载流子输运效果,将隧穿结引入到具有中间层结构的叠层电池中,研究了隧穿结的结构、掺杂浓度、厚度等条件对叠层电池性能的影响。实验结果表明,叠层电池中引入隧穿结构成"隧穿结-中间层"结构,可以进一步改善电池性能,经过结构和参数优化的隧穿结可以提高子电池的电流密度匹配度,提升叠层电池转换效率。加入"隧穿结-中间层"结构的叠层电池具有较高的转换效率和光照稳定性,并且得到了初始转换效率12.2%,光照衰退率9%的叠层电池。

高效GaAs/Si叠层电池设计优化

模拟一种高效GaAs/Si两结叠层电池结构,将硅材料作为叠层电池的一个底电池利用起来,拓展光谱吸收.分别讨论了隧穿结和子电池对叠层电池的影响,结果表明薄的GaAs隧穿结可以获得高效率的叠层电池,1.05μm厚的顶电池基区是子电池电流匹配的最优条件,厚的底电池有助于叠层电池效率的提高.优化后的叠层电池在一个太阳,AM 1.5G光照条件下,效率可达到43.86%,其相应的开路电压Voc=1.76V,短路电流密度Jsc=28.64mA/cm2,填充因子FF=87.25%,该设计为硅基高效太阳能电池的制备提供理论参考.

叠层电池结构与工艺

在全面研究和生产应用的基础上,本文介绍了新的叠层电池结构和工艺。对新的单体电池制作方法,单体电池底部的胶封和电池组的密封以及12V电池的短路电流问题进行详细地介绍和讨论。

GaAs叠层电池芯片接收器的表面贴装工艺研究

对GaAs叠层电池芯片接收器的表面贴装制备工艺进行了研究,针对包括丝网印刷、DCB贴片、回流焊在内的工艺进行了优化。采用优化后的工艺进行了GaAs叠层电池芯片接收器实际制备,然后开展了3D-X-ray测试和空洞率计算。研究证明,通过对表面贴装工艺各步骤的优化,95%的GaAs叠层电池芯片接收器空洞率小于5%,为提高实际生产中的芯片接收器质量和最终的聚光光伏系统效率提供了表面贴装工艺方面的优化改进参考。

基于隧道结的非晶硅/晶体硅叠层电池的电流匹配

提出了一种新型叠层电池结构,上层电池为PIN非晶硅薄膜电池,下层电池为外延生长的PN结的晶体硅光伏电池,上下层利用重掺杂的NP隧道结进行串联连接,形成叠层电池。上层非晶硅电池吸收短波光部分,提供较高的开路电压,减小高能光子损失;下层晶硅电池吸收剩余的长波光部分,上层PIN电池使用wxAMPS软件进行模拟,下层PN晶硅电池使用MATLAB软件进行模拟,分别得到上下层电池的电流分布,对上下层电流密度积分得到上下层电池流通电流,相等时即成功完成了电流匹配。

叠层电池单体制造新设备

本文介绍了已在生产上应用的手动式叠层单体制作新设备。该机可完成打芯、电芯进碗和复压动作。解决了小单体(如12V电池)、大而薄单体(如15V电池)的半手工制作。文中叙述了它的原理,给出了它的机械简图并指出存在的问题和改进的设想。

一种低成本数字万用表叠层电池替代电源

数字万用表使用的9V叠层电池一般容量都比较低，因此寿命短，这给使用带来不便。为此，笔者设计了一种DC／DC替代电源，它使用一节AAA（7号）可充电镍氢电池，经升压电路升至9V为数字万用表供电，并且可脱机利用电脑USB接口充电。

深圳技术大学新材料与新能源学院副教授唐泽国 持续聚焦薄膜太阳能电池研究专注实现钙钛矿叠层电池量产

近日,国际能源署(IEA)发布了2020年全球光伏报告,表示截至2020年底,全球累计光伏装机760.4GW,我国以48.2GW居于全球首位。同时,我国硅料、硅片、电池片和组件的产量均占到全球市场的70%以上。我国光伏产业优势主要体现在大规模量产制造方面,而引领硅电池技术发展的原创性前沿技术仍由欧、美、日等国的研究机构和公司主导。由于第一代晶体硅太阳电池的实验室最高转换效率已逼近其理论极限效率29.4%,所以开发30%以上转换效率的新一代高效低成本光伏技术已成为国内外科研人员关注的焦点,也是我国学界专业人士必须面对的竞争与挑战。深圳技术大学新材料与新能源学院副教授唐泽国作为青年领军学者,自本科起便探究这一领域,已经以优异的科研成绩引起了国内外的广泛关注。

非晶硅和微晶硅叠层电池生产线在津建成投产

据悉，由南开大学、天津津能公司等共同投资建设的新型光伏电池——非晶硅和微晶硅叠层电池生产线，目前在天津高新区建成投入生产。并将产品远销海外市场，受到用户欢迎。

低温晶化硅薄膜材料的非晶硅/低温晶化硅叠层电池

低温晶化硅薄膜材料及非晶硅/低温晶化硅叠层电池的研究是南开大学光电子所承担的国家重点基础研究发展规划项目。该项目进行晶化硅材料生长动力学方面的研究工作,并首次在高TCO绒度衬底上获得高性能晶化硅电池。这为实现低价长寿命电池的理念提供了有益的途径。 发展太阳能电池是能源危机与环境污染综合治理的有效途径之一,国际上都把它定为可持续发展的战略。大面积推广光伏发电的关键是大幅度降低太阳电池的成本,而薄膜电池具有生产工艺简单、节省原材料、制造能耗低、便于大面积连续自动化生产等特点,因此。

钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展及展望

综述近年来钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展现状,介绍钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池技术在效率和可靠性方面的优势。从工艺优化、结构协同设计和性能优化等方面对钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池进行总结,着重讨论叠层结构的每个子单元太阳电池复杂的协同效应。

基于金刚线切片的钙钛矿/硅叠层太阳电池

提出一种免空穴传输层的策略,将自组装单分子层材料作为钙钛矿活性层的添加剂,通过一步旋涂法直接将钙钛矿薄膜制备在导电基底表面,其中薄膜的质量与均一性都得到改善。进一步地,将该方法应用在低成本的商用金刚线切片上,可在高粗糙度的硅表面制备出覆盖度高、形貌致密、无空洞的钙钛矿薄膜。在光电性能方面,用该方法得到的单结钙钛矿太阳电池的光电转换效率为21%,填充因子高达83%,两端钙钛矿/硅叠层太阳电池的光电转换效率为28%。