2014：太陽(yáng)能電池新技術(shù)研發(fā)一覽

時(shí)間:2014-03-28 15:11來(lái)源:中國(guó)電池網(wǎng) 作者:智楓
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    從美國(guó)對(duì)華再次采取“雙反”調(diào)查案來(lái)看，2014年的太陽(yáng)能電池行業(yè)注定是個(gè)不平凡的一年，競(jìng)爭(zhēng)仍在持續(xù)，太陽(yáng)能行業(yè)是在爭(zhēng)端中成長(zhǎng)的。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，在這大爭(zhēng)之世中，爭(zhēng)得一席之地，求得安身立命之本的基石所在，無(wú)非就是實(shí)力二字，而這其中，最容易讓企業(yè)崛起的是技術(shù)的突破，我們來(lái)看看，最近這一段時(shí)間，太陽(yáng)能行業(yè)有什么樣的新技術(shù)出現(xiàn)吧？
有機(jī)太陽(yáng)能電池讓效率獲新突破 
    該研究應(yīng)用于于有機(jī)太陽(yáng)能電池，它是以在聚合物的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的（簡(jiǎn)單一點(diǎn)來(lái)說(shuō)就是塑料），一種相對(duì)新型的太陽(yáng)能電池。
    這項(xiàng)突破的關(guān)鍵是北卡州立大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院共同研制出的一種名為PBT-OP的低成本聚合物，這種新型聚合物是由兩種現(xiàn)有的的單質(zhì)材料及另外一種新型單質(zhì)構(gòu)成，這種單質(zhì)材料的合成也相對(duì)容易（單質(zhì)是完全相同的分子連接成長(zhǎng)鏈形成的聚合物）。
    這種新型聚合物使得有機(jī)太陽(yáng)能電池中不再需要氟，從而降低了成本，PBT-OP雖然不含氟，但卻有氟材料的優(yōu)勢(shì)，要掌握這種技術(shù)，你就要了解到太陽(yáng)能電池由電子受體材料及電子供體材料構(gòu)成，每一個(gè)都有其軌道。
    要解決這一點(diǎn)，你需要做是人為開(kāi)辟一條高效電子通道，在這高效電子通道上激子（當(dāng)太陽(yáng)能電池吸光時(shí)產(chǎn)生的能量粒子）在供體和受體的交界處盡可能快的高速運(yùn)行，這樣就意味著，你可以把傳統(tǒng)有機(jī)太陽(yáng)能電池中出現(xiàn)的能量損失降到最低。

碘化銅讓鈣鈦礦太陽(yáng)能電池更便宜
    美國(guó)諾特丹大學(xué)的科學(xué)家日前發(fā)現(xiàn)一種廉價(jià)的無(wú)機(jī)材料，能夠取代鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中昂貴的有機(jī)空穴導(dǎo)體，讓這種高效的太陽(yáng)能電池更加便宜。
    鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是當(dāng)今最有前途的幾種光伏技術(shù)之一，其理論轉(zhuǎn)化效率最高可達(dá)50%，為目前市場(chǎng)上太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率的兩倍，能大幅降低太陽(yáng)能電池的使用成本，雖然鈣鈦礦材料相對(duì)便宜，但用其制造太陽(yáng)能電池還需要用到一種名為spiro-OMeTAD的有機(jī)空穴導(dǎo)電聚合物，其市場(chǎng)價(jià)格是黃金的10倍以上。
    新研究中，美國(guó)諾特丹大學(xué)的杰佛瑞·克里斯、雷蒙德·豐和普拉什特·卡瑪特發(fā)現(xiàn)用碘化銅制成的無(wú)機(jī)空穴導(dǎo)電材料可以替代spiro-OMeTAD�？死锼拐f(shuō)：“新發(fā)現(xiàn)的無(wú)機(jī)空穴導(dǎo)電材料比以往的可替代材料都便宜得多，有望進(jìn)一步降低這種太陽(yáng)能電池的制造成本。”
    鈣鈦礦是一類(lèi)具有特定晶體結(jié)構(gòu)的材料，對(duì)太陽(yáng)能電池的制造而言，這種結(jié)構(gòu)具有天然優(yōu)勢(shì)：較高的電荷載體遷移率和較好的光線擴(kuò)散性能，使光電轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損失極低。雖然碘化銅能夠充當(dāng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的空穴導(dǎo)體現(xiàn)在才被證明，但銅系導(dǎo)體之前就被認(rèn)為能夠在和量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池中充當(dāng)重要角色，而最具吸引力的是它們優(yōu)良的導(dǎo)電性能。碘化銅導(dǎo)體的導(dǎo)電率比spiro-OMeTAD高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，這使其能達(dá)到更高的填充系數(shù)，也決定了用其制成的太陽(yáng)能電池具有更大的功率。但目前的研究結(jié)果表明，包含碘化銅的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，在轉(zhuǎn)化效率上暫時(shí)不及原有技術(shù)。研究人員認(rèn)為這可能與其較低的電壓相關(guān)。這一點(diǎn)未來(lái)有通過(guò)降低其較高的重組率來(lái)彌補(bǔ)。

有機(jī)太陽(yáng)能電池新進(jìn)展 高原植物幫助電池增能增壽
    青海大學(xué)利用顏色較深的高原植物，從中提取植物色素用于提高電池效率的研究中，使得優(yōu)化后的玫瑰花色素敏化電池的單色光光電轉(zhuǎn)換效率提高了16.1%，電子壽命增加16.3%，電池電子收集率增長(zhǎng)了51%，近日，專(zhuān)家組評(píng)價(jià)該成果具有先進(jìn)性、實(shí)用性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，研究水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)。
    由于傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池制作工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，從而限制了其大規(guī)模的推廣應(yīng)用；而有機(jī)太陽(yáng)能材料和電池制備技術(shù)有望成為低成本制造的選擇之一。為盡早獲得實(shí)用的有機(jī)太陽(yáng)能電池，青海大學(xué)科研工作者圍繞低成本合成高原特有植物天然敏化劑、高效電荷轉(zhuǎn)移和收集的納米網(wǎng)絡(luò)薄膜結(jié)構(gòu)方面展開(kāi)了研究。項(xiàng)目組針對(duì)青藏高原海拔高、紫外線照射時(shí)間長(zhǎng)的地理特點(diǎn)，選取顏色較深的高原植物，從中提取植物色素用于電池中。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行光電性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)含有花青素的染料敏化劑的敏化性能比較好。通過(guò)對(duì)含有大量花青素的玫瑰花進(jìn)行研究，使得優(yōu)化后的玫瑰花色素敏化電池單色光光電轉(zhuǎn)換效率提高了16.1%，對(duì)應(yīng)的單體開(kāi)路電壓達(dá)到了615mV。針對(duì)電池中電荷收集與轉(zhuǎn)移率不高的缺陷，研究了不同的條件對(duì)納米材料生長(zhǎng)機(jī)理的影響，研究制備了電荷收集與轉(zhuǎn)移率較高的氧化鋅樹(shù)枝狀納米線的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與納米棒陣列，使電子壽命增加16.3%，電子擴(kuò)散距離減少34.4%。最后項(xiàng)目組利用上述研發(fā)的材料組裝了并、串聯(lián)兩種結(jié)構(gòu)的大面積有機(jī)太陽(yáng)能電池，通過(guò)測(cè)試，串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電池電子收集率增長(zhǎng)了51%。

上海硅酸鹽所等在新型光伏材料研究方面取得進(jìn)展
    太陽(yáng)能電池因具有替代現(xiàn)有化石能源而解決能源環(huán)境問(wèn)題的前景越來(lái)越得到全世界的一致認(rèn)可和推動(dòng)。然而，目前太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率依然不高。影響光電轉(zhuǎn)換效率的因素主要有三個(gè)：一是光的吸收；二是光生電子空穴對(duì)的分離與傳輸；三是電荷的收集。光伏材料是太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵部分，因此，提升太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率的主要途徑是提高光伏材料對(duì)光的吸收和抑制光生載流子的復(fù)合，而實(shí)現(xiàn)這兩者的研究主要集中在能帶調(diào)控上。如何制備能帶位置匹配的新型光伏材料依然是目前研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。
    最近，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員黃富強(qiáng)帶領(lǐng)的光電轉(zhuǎn)換材料與器件研究課題組與北京大學(xué)化學(xué)系合作對(duì)黃銅礦結(jié)構(gòu)電池材料CuInS2和CuGaS2合理地進(jìn)行Sn在In/Ga位的摻雜，成功地在禁帶中間引入半充滿(mǎn)的中間能帶（Sn摻雜CuGaS2帶隙減小至1.8 eV，而吸收范圍延伸至1.0 eV即近紅外區(qū)域，Sn摻雜CuInS2薄膜則將帶隙減小至1.0 eV左右），作為小能量光子躍遷的跳板，克服了材料光學(xué)帶隙對(duì)太陽(yáng)光譜響應(yīng)范圍的限制，實(shí)現(xiàn)VBM CBM， VBM IB， IB CBM三個(gè)光子激發(fā)電子躍遷的通道，從而實(shí)現(xiàn)了覆蓋大部分太陽(yáng)能光譜的響應(yīng)，大大提高了光電流，從而有望大幅提高電池轉(zhuǎn)換效率。  
    該合作團(tuán)隊(duì)基于調(diào)控中心離子配位場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)材料禁帶寬度的降低，探索制備了一種新型窄帶隙鐵電光伏材料：KBiFe2O5。相對(duì)于八面體場(chǎng)，四面體場(chǎng)具有較小的分裂能，從而能夠有效地降低材料的禁帶寬度，樣品結(jié)構(gòu)是由四面體配位的FeO4四面體層通過(guò)Bi2O2鏈連接而成的三維骨架結(jié)構(gòu)，禁帶寬度為1.59 eV，為目前已知高溫多鐵材料中禁帶寬度最窄的，由于本征極化場(chǎng)的存在，有效降低光生載流子的復(fù)合率，樣品表現(xiàn)出明顯的光伏響應(yīng)，產(chǎn)生突破材料帶隙限制的光生電壓，電壓高達(dá)8.8 V，光生電流為15 mA/cm2，高于已知最佳鐵電光伏材料性能。
    這一研究結(jié)果的意義在于：一方面成功制備了一類(lèi)新型中間帶太陽(yáng)能電池材料，并實(shí)現(xiàn)了寬光譜響應(yīng)及光電流的大幅提升；另一方面實(shí)現(xiàn)了鐵電光伏材料中結(jié)構(gòu)調(diào)控帶隙寬度的設(shè)想，為開(kāi)發(fā)新一代具有可控微結(jié)構(gòu)及高光電轉(zhuǎn)換效率的新型太陽(yáng)能電池提供了新思路。

瑞典開(kāi)發(fā)高效不銹鋼基板CIGS薄膜電池制造技術(shù)
    瑞典斯德哥爾摩，2014年1月27日。Midsummer 是一家制造低成本和可撓性CIGS薄膜電池設(shè)備的領(lǐng)先供應(yīng)商。Midsummer 的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了高速制造CIGS太陽(yáng)能電池片在真空狀態(tài)濺射沉積所有材料，這將提供許多發(fā)展中國(guó)家生產(chǎn)低成本高效率電池片的機(jī)會(huì)。
    透過(guò)高速濺射技術(shù)，太陽(yáng)能電池的制造周期可大大縮短。Midsummer 應(yīng)用不銹鋼為基板材料且電池片無(wú)含毒鎘成分，其生產(chǎn)高效率薄膜銅銦鎵硒電池片之制程能力極具競(jìng)爭(zhēng)力 。制造過(guò)程是在全真空狀態(tài)濺射沉積所有材料，因此對(duì)制造環(huán)境以及潔凈室等要求并不嚴(yán)格。
    瑞典商Midsummer的執(zhí)行長(zhǎng)— Sven Lindstrom指出：“大多數(shù)的光伏專(zhuān)家認(rèn)為可撓性薄膜太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能能源的未來(lái)。 我們獨(dú)特的生產(chǎn)線系統(tǒng)使可少量生產(chǎn)CIGS電池并達(dá)到低成本、高速及高效率產(chǎn)品。”
    薄膜銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池模組比傳統(tǒng)玻璃做的硅片電池模組更加輕薄，且完全無(wú)含毒鎘的成分，由于模組可無(wú)框制造并且任意彎曲，因此非常適合應(yīng)用在城市里的建筑物和其他交通工具上。Midsummer 研發(fā)團(tuán)隊(duì)的努力證明了再生能源技術(shù)的潛能， 成功研發(fā)15.0% 孔徑面積轉(zhuǎn)換效率的無(wú)鎘CIGS電池片，并采用0，3毫米厚度，尺寸225平方毫米之不銹鋼基板。透過(guò)沖壓含鐵的不銹鋼作為基材，使用濺射技術(shù)沉積緩沖層 ， 一般來(lái)說(shuō)是化學(xué)氣相沉積技術(shù)或通過(guò)原子層沉積，而銅銦鎵硒層是利用合金靶材以短周期濺射沉積，其制程改善一般硒化太陽(yáng)能電池所需要的長(zhǎng)時(shí)間。
    使用 Midsummer 先進(jìn)太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)線， 電池片可在不銹鋼基板上制成 ，以便制造可撓性太陽(yáng)能模組 ，緩沖層并無(wú)含毒鎘之成分。鎘具有很強(qiáng)的毒性，可致癌以及導(dǎo)致其它疾病。為了生產(chǎn)線人員安全健康著想，應(yīng)避免在生產(chǎn)太陽(yáng)能電池片過(guò)程中使用鎘成分。
    Midsummer 的先進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)帶給發(fā)展中國(guó)家制造低成本太陽(yáng)能電池的絕佳機(jī)會(huì)，其原因在于：可從最小規(guī)模 （5兆瓦） 開(kāi)始投入資本，且由于制造過(guò)程在全真空環(huán)境下，故對(duì)潔凈室的要求并不嚴(yán)格，高度自動(dòng)化的生產(chǎn)線降低對(duì)作業(yè)人員的依賴(lài)。使用Midsummer生產(chǎn)線所制造的模組，既耐用又具可撓性，非常適合應(yīng)用在不穩(wěn)供電國(guó)家以及離網(wǎng)電的領(lǐng)域。
    Midsummer的turn-key生產(chǎn)線 – DUO，提供市面上最小單機(jī)生產(chǎn)規(guī)模，單機(jī)年產(chǎn)能為5兆瓦，若客戶(hù)需要擴(kuò)充產(chǎn)能，只須加購(gòu)DUO機(jī)臺(tái)。Midsummer 的光伏核心技術(shù)是在真空中濺射沉積所有薄膜層。Midsummer 的DUO設(shè)備為最具成本效益的銅銦鎵硒電池片生產(chǎn)線。
    Midsummer的銅銦鎵硒電池具有與晶硅太陽(yáng)能電池的外觀一致，區(qū)別于采用不銹鋼作為底材，故其電池片不但能用于生產(chǎn)傳統(tǒng)玻璃模組，且可以制成為質(zhì)量輕薄，彈性耐用的可撓性太陽(yáng)能模組，其適用于土工模建筑物，垃圾填埋場(chǎng)或其他玻璃太陽(yáng)能模組無(wú)法應(yīng)用之處。
 
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    智能機(jī)的普及帶來(lái)一個(gè)全新時(shí)代的同時(shí)，用戶(hù)關(guān)于待機(jī)問(wèn)題的詬病從未停止，如果出遠(yuǎn)門(mén)忘帶移動(dòng)電源，只能到處找地方充電了。 據(jù)路透社報(bào)道，一家名為StoreDot的以色列公司日前宣布，依靠納米點(diǎn)技術(shù)，該公司已研發(fā)出能在數(shù)十秒內(nèi)為手機(jī)充滿(mǎn)電、數(shù)分鐘內(nèi)為電動(dòng)汽
    2014-11-26 15:58

  • 太陽(yáng)能電池新技術(shù)誕生：轉(zhuǎn)化率高達(dá)24.2%

    日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所近日在AIST光伏發(fā)電研究成果報(bào)告會(huì)2014上宣布開(kāi)發(fā)出了SmartStack技術(shù)，可粘合由異種半導(dǎo)體構(gòu)成的 太陽(yáng)能電池 的pn層。利用該技術(shù)可在Si類(lèi)和CIGS類(lèi) 太陽(yáng)能電池 上層積III-V族pn結(jié)，因此能夠以低成本制造高效率的 太陽(yáng)能電池 。 開(kāi)發(fā)該
    2014-07-04 11:35

  • 瑞士ABB集團(tuán)新技術(shù)：15秒內(nèi)完成汽車(chē)充電

    瑞士ABB集團(tuán)新技術(shù)：15秒內(nèi)完成汽車(chē)充電 這種技術(shù)能在15秒時(shí)間內(nèi)完成汽車(chē)充電 新浪科技訊 北京時(shí)間6月8日晚間消息，瑞士ABB集團(tuán)已開(kāi)發(fā)了一種新的電動(dòng)巴士技術(shù)，能在15秒時(shí)間內(nèi)完成汽車(chē)充電。而其他公司的電池技術(shù)均無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一性能。 ABB開(kāi)發(fā)了名為閃速充電(
    2013-06-09 16:03

  • 兩項(xiàng)新技術(shù)革新電池產(chǎn)業(yè)

    美國(guó)伊利諾伊大學(xué)研究人員最近開(kāi)發(fā)出了一種新型鋰離子微電池，體積相比以前的電池縮小30倍，而充電速度卻比其他技術(shù)快上1000倍。業(yè)內(nèi)人士指出，該技術(shù)如實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，將對(duì)當(dāng)前的移動(dòng)數(shù)碼市場(chǎng)產(chǎn)生革命性的影響。與此同時(shí)，國(guó)家電動(dòng)汽車(chē)科技發(fā)展十二五重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)
    2013-04-24 15:04

  • 日本研發(fā)新技術(shù)可提高有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換率

    日經(jīng)新聞27日?qǐng)?bào)導(dǎo)，日本大阪大學(xué)已攜手日本原子力研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)研發(fā)出可提高有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換率的新技術(shù)，藉由該技術(shù)可將有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換率提高約1%;具可撓性(可彎曲性)的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池目前轉(zhuǎn)換率最高為11%左右。據(jù)報(bào)導(dǎo)，大阪大學(xué)會(huì)將
    2012-11-22 16:03

  • NEC新技術(shù)讓鋰電池壽命提高3成

    NEC成功開(kāi)發(fā)出將電動(dòng)汽車(chē)(EV)和混合動(dòng)力車(chē)鋰電池蓄電量比原來(lái)提高3成以上的新技術(shù)。市場(chǎng)上目前銷(xiāo)售的電動(dòng)汽車(chē)每次充電可行駛200公里左右，而如果使用新開(kāi)發(fā)出的電池，行駛距離可提高到約260公里。NEC計(jì)劃2年內(nèi)投入實(shí)際使用。 一直以來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)1次充電的行
    2012-11-22 16:03

  • 新技術(shù)精確估計(jì)電池剩余電量 誤差不超5％

    手機(jī)和平板用戶(hù)肯定都會(huì)隨時(shí)關(guān)注自己的電池還有多少電量，也有不少軟件可以將剩余電量百分比顯示到個(gè)位數(shù)，但說(shuō)句不好聽(tīng)的這其實(shí)都是蒙人的，意思一下而已，因?yàn)槟壳斑�沒(méi)有任何一種技術(shù)可以如此精確地估算鋰離子電池剩余電量，因?yàn)橛嘘P(guān)電量使用的影響因素太
    2012-11-22 16:03
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