钙钛矿光伏电池产业化进展和挑战

近年,在全球气候变化和“双碳”目标下,光伏技术发展深受世界各国广泛重视。钙钛矿光伏电池成本低、效率高,被认为是最有希望实现低成本发电的新型光伏技术之一。目前实验室单元电池认证效率已经达到25.7%,电池模组认证效率已接近20%,稳定性测试通过IEC 61215标准。本文介绍了钙钛矿光伏电池的产业化发展,百兆瓦产线的建设情况、技术进展,最后分析了目前钙钛矿光伏电池产业化面临的挑战,并提出了未来可能的发展方向。

反式钙钛矿光伏电池制备及性能表征——推荐一个综合化学设计性实验

面向中国“双碳”目标的战略需求,发展新型的低成本高性能的光伏电池至关重要。本文介绍了新型反式结构钙钛矿光伏电池的制备过程及其相关的性能表征,推荐其作为一个综合化学设计性实验,提高本科生的科技创新及综合实践能力。该实验包括反式钙钛矿光伏电池的制备流程,包括电极传输层、钙钛矿薄膜和电极层的制备。用扫描电子显微镜及X射线衍射仪研究钙钛矿薄膜的形貌及结晶质量表征,随后通过太阳光模拟器对电池的电流密度与电压(J–V)特性曲线及标准太阳光照稳定性测试。本实验集薄膜制备、材料表征及电池性能测试为一体,满足不同的教学需求,同时对实验涉及的化学原理进行讲授,方便学生对实验进行拓展,为今后的课外科技研究提供重要的基础。

钙钛矿光伏电池封装材料的制备与性能研究

钙钛矿光伏电池具有光电转换效率高、可柔性加工等优势,被认为是最有应用前景的第三代光伏产品。传统封装材料的高温封装过程很难满足钙钛矿光伏组件高性能化的需求。以丙烯酸酯类单体为原料,通过自由基共聚合工艺,成功合成了一种适合钙钛矿光伏电池封装的胶膜材料;利用红外光谱、拉力试验机等对材料的结构、透光率和黏结特性等进行了表征。结果表明,该胶膜材料非常适合钙钛矿光伏电池的封装,可以在80℃实现对钙钛矿太阳能电池(PSCs)和外层玻璃的有效黏结;封装后PSCs光电转换效率可达20.59%,并且封装后的PSCs器件表现出良好的抗冲击性能。

基于时域有限差分法光学设计电介质纳米球薄膜钙钛矿光伏电池

薄膜钙钛矿光伏电池的光学设计不仅可以提高其能量转化效率,还可以降低其厚度,增强柔性。基于基本电磁理论,采用时域有限差分法(FDTD)求解麦克斯韦方程组的方法设计一种SiO2电介质纳米球,用来增强入射太阳光耦合进入到薄膜钙钛矿光伏电池的能力,以提高钙钛矿光伏电池的光谱吸收率。分析电介质纳米球的位置、半径和填充率对钙钛矿光伏电池的光谱吸收率和光生电流的影响。结果表明,采用前后双置电介质纳米球的钙钛矿光伏电池的光生电流可以达到25.5 mA/cm^2,比不采用电介质纳米球钙钛矿光伏电池的光生电流提高了14.8%。

钙钛矿光伏电池十点准稳态测试法

使用传统光伏电池测试方法对钙钛矿光伏电池进行电流—电压曲线测试会出现不同程度的迟滞现象,造成效率测试结果的准确性下降。为了提高效率测试的准确性,利用小面积钙钛矿光伏电池对电流—电压(I—V)特性快速测试法和十点准稳态测试法进行了研究。通过对比分析测试结果,十点准稳测试法更加准确,更有利于推进钙钛矿测试标准的制定。

钙钛矿光伏电池和组件温度场分布测试分析

为了研究检测环境和电池自身温度对钙钛矿光伏电池效率测试结果的影响,对小面积钙钛矿光伏电池和组件进行测试,分析了不同条件下钙钛矿光伏电池的温度场分布数据,对影响钙钛矿光伏电池温度的因素进行了研究,以对钙钛矿光伏电池标准化测试提出可参考的意见。

ZnO纳米结构及其在钙钛矿光伏电池中的应用

近年来,有机-无机杂化钙钛矿光伏电池取得了突飞猛进的发展,已成为光伏领域的研究焦点;其光伏性能的不断提高不仅与钙钛矿材料自身质量与光电特性的提升有关,同时依赖于载流子传输层的优化与设计.鉴于ZnO的优势和特性,本文聚焦于ZnO纳米结构设计及其在钙钛矿光伏电池中的应用,简述了ZnO材料独特的光电性质,总结了ZnO纳米结构的制备方法及合成原理;详细综述了不同维度ZnO纳米结构在钙钛矿光伏电池中的发展进程,着重阐述了化学掺杂、表面修饰、应力调控策略在ZnO基钙钛矿光伏电池性能优化方面的研究进展.本文系统总结了ZnO电子传输层的国内外研究现状、应用前景及发展趋势,为设计构筑高性能ZnO基钙钛矿光伏电池提供了重要的指导.

钙钛矿光伏电池的非辐射复合损耗及调控策略

基于金属卤化物的钙钛矿光伏电池(PSCs)具有较大的光吸收系数、长的载流子扩散距离以及较低的制备成本等优势,在过去十几年来得到了研究者的广泛关注,目前最高光电转换效率(PCE)已经达到25.5%。然而,由于载流子运输过程中存在各类非辐射复合损耗,器件的PCE仍然低于肖克利-奎伊瑟理论极限。本文围绕PSCs的结构与工作原理,着重综述了器件工作过程中常见的非辐射复合方式,具体包括缺陷辅助复合、界面诱导复合、俄歇复合和带尾复合等,这些复合方式作为影响器件效率与工作稳定性的重要因素,受到研究者的广泛关注。结合最新的研究进展,从减小钙钛矿晶体缺陷、钝化晶界缺陷、钝化表面缺陷、优化能级结构等四个方面总结概括了降低非辐射复合的常用措施和策略。最后,对PSCs的非辐射复合调控前景进行了展望。

通过NMP溶剂工程制备高效平面结构钙钛矿太阳能电池

采用一种简单有效方法,通过在钙钛矿前驱体中加入N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)改善钙钛矿薄膜质量,比较和分析了不同比例NMP的使用对成膜性能的影响.发现NMP的最佳添加量可以有助于形成更加均匀和具有较少缺陷的钙钛矿层,从而能够制备具有大晶粒尺寸的光滑且致密的膜,进而改善钙钛矿层的光吸收能力和减少电荷复合,有利于制造更加优化的平面结构钙钛矿太阳能电池,与未经过处理的钙钛矿太阳能电池相比,其转换效率提高了27.11%.

纤纳光电:领航光伏产业绿色转型,助力近零能耗建筑发展

伴随经济社会的发展,全球能源需求不断攀升,传统化石燃料带来的温室气体排放和气候变化恶果加剧影响生态环境。面对需求更多、排放更少的双重挑战,开发绿色清洁、高效率、低成本的新能源成为最佳选择。杭州纤纳光电科技有限公司(简称:纤纳光电)专注于第三代新型光伏技术——钙钛矿电池的自主研发,以清洁高效平价电能助力近零能耗建筑发展,因此荣登国际融资2020(第10届)“十大绿色创新企业”榜.

China’s progress of perovskite solar cells in 2019

Perovskite solar cells(PSCs)have attracted worldwide attention due to their high efficiency and low manufacturing cost.As the largest supplier of photovoltaic modules,China has made huge endeavors in the research on PSCs.In 2019,Chinese research groups were still holding the top position for paper publications in the world.Both the efficiency and the stability of the device have been steadily increasing,pushing forward the commercialization of PSCs step by step.This review summarizes the highlights of China’s PSC research progress in 2019 and briefly introduces the development of PSC modules in industry.