1 1.云南大学 材料与能源学院 西南联合研究生院, 昆明 650500
2 2.中国工程物理研究院 化工材料研究所, 成都 610200
有机−无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)因高能量转换效率(PCE)和低制造成本而受到了广泛关注。尽管认证PCE已经高达26%, 但在高温、高湿度和持续光照下PSCs的稳定性仍然明显落后于传统太阳能电池, 这成为其商业化道路中最大的阻碍。开发和应用高稳定性的无机空穴传输材料(HTMs)是目前解决器件光热稳定性的有效方法之一, 引入无机HTMs可以有效屏蔽水和氧对钙钛矿吸光层的侵蚀, 从而避免形成离子迁移通道。本文概述了应用于有机−无机杂化钙钛矿太阳能电池的无机HTMs的分类和光电特性, 介绍了相关研究进展, 总结了针对无机HTMs器件的性能优化策略, 包括元素掺杂、添加剂工程和界面工程, 最后展望了无机HTMs未来的发展方向。下一步需要更深入地研究无机HTMs的微观结构及其与PSCs性能的关系, 从而实现更高效、更稳定的PSCs器件。
无机空穴传输材料 钙钛矿太阳能电池 稳定性 能量转换效率 综述 inorganic hole transport materials perovskite solar cells stability power conversion efficiency review 强激光与粒子束
2022, 34(3): 031014
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 新能源中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
基于COMSOL软件的光学模块和半导体模块, 从球缺比例、直径、正电极接触面积三个几何设计方面对球硅电池进行了仿真分析; 通过对比反向饱和电流密度和理想因子, 发现球硅半径越小、球缺比例越小、正电极相对接触面积越大, 电池的电学特性越好; 分析了不同直径球硅电池的几何特征与其光电参数之间的关联性, 发现其与传统平面硅太阳电池存在显著差异。研究结果可为制作高效率低成本柔性球硅太阳电池提供理论指导。
球硅太阳电池 几何设计 二极管模型 能量转换效率 spherical silicon solar cell geometric design diode model energy conversion efficiency COMSOL COMSOL
1 吉林大学 电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
2 上海科技大学 信息科学与技术学院, 上海 201210
体异质结聚合物太阳能电池是很有前途的替代化石能源进行能量转换的光伏技术。合成新材料、优化器件结构以及界面工程等方式都能有效提高聚合物太阳能电池的能量转换效率。本文从材料选取、界面掺杂以及界面修饰三个方面阐述界面工程在聚合物太阳能电池中的应用。界面修饰能够促进载流子的产生和输运, 证明界面工程对于提高电荷提取效率、钝化表面缺陷和提升电导率等具有重要意义。
聚合物太阳能电池 界面工程 体异质结 能量转换效率 polymer solar cells interface engineering bulk heterojunction power conversion efficiency
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
为选择合适的激光参量与光伏电池参量, 以提高激光无线能量传输(LWPT)系统的能量转换效率, 通过实验研究了LWPT系统中能量接收单元, 也即光伏电池在半导体激光照射下的输出特性。通过波长为808 nm和915 nm的激光辐照GaAs和Si光伏电池, 研究了不同激光功率密度、光伏电池温度、电池类型以及激光入射角度对光伏电池输出特性与能量转换效率的影响。实验中, 在波长为808 nm的激光功率密度从0.06 W/cm2上升至0.37 W/cm2的过程中, Si电池的最大输出功率从0.12 W上升至0.32 W, 能量转换效率从50.9%下降至21.2%; GaAs电池的最大输出功率从0.40 W上升到1.07 W, 能量转换效率从57.9%下降至23.8%。随着激光功率密度的增加, 光伏电池的输出功率先增加而后趋于饱和, 但是高功率密度激光引起的电池温升会导致其光电转换效率的下降, 所以激光功率密度的选择与光伏电池温度的控制是提高LWPT系统能量转换效率的关键因素。
激光无线能量传输 光伏电池 输出特性 能量转换效率 半导体激光器 laser wireless power transmission photovoltaic cell output characteristic power conversion efficiency semiconductor laser 强激光与粒子束
2018, 30(11): 119001
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
激光无线能量传输(LWPT)技术具有传输距离长、功率密度高、转换效率高以及无需能量传输线的优势,在空间飞行器、无人机以及空间太阳能电站等方面具有潜在的应用前景。随着激光以及光伏电池技术的进一步发展,LWPT技术的可行性大大提高。介绍了LWPT技术的发展现状和趋势,分析了LWPT系统需要解决的关键技术以及激光辐照下光伏器件的响应特性,针对高功率密度、特定波长的激光专门设计并优化光电转换器件,提高光伏电池的转换效率,为LWPT技术的实际应用提供支撑。
激光光学 激光无线能量传输 激光效应 光伏电池 能量转换效率 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 020008
1 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春130012
2 吉林师范大学 功能材料物理与化学教育部重点实验室, 吉林 四平136000
采用快速热退火对ZnO薄膜进行后处理, 制作了ITO/ZnO/PTB7∶PC71BM/MoO3/Ag结构的倒置聚合物太阳能电池, 器件能量转换效率达到了8.1%, 与传统热退火工艺相比提高了11.26%。通过原子力显微镜、扫描电子显微镜、X光衍射谱、透射光谱和荧光谱对不同退火条件下制备的ZnO薄膜进行表征和分析。结果表明, 经快速热退火处理的ZnO薄膜具有良好的c轴取向结晶特性、较大的晶粒尺寸和表面粗糙度,有效地降低了器件的串联电阻Rs, 增大了器件的短路电流Jsc和填充因子FF。
聚合物太阳能电池 快速热退火 ZnO电子传输层 能量转换效率 polymer solar cell rapid thermal annealing (RTA) electron transporting layer power conversion efficiency (PCE)
河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
采用在聚(3,4-乙撑二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)∶Poly(styrenesulfonate), PEDOT∶PSS)阳极界面层上直接旋涂二甲基亚砜(Dimethyl Sulfoxide, DMSO)的方法, 对PEDOT∶PSS薄膜进行修饰, 以提高所制得的钙钛矿太阳能电池器件性能.在5000 rpm转速条件下旋涂DMSO后, 器件的能量转换效率达到11.43%, 与PEDOT∶PSS阳极界面层未做任何修饰的器件相比, 效率提高了29.15%.测试表征了修饰前后PEDOT∶PSS薄膜的透光性、表面形貌、电导率、器件的外量子效率曲线以及器件在光照和暗态下的J-V特性曲线, 分析了器件性能提高的原因.结果表明: 经过修饰的PEDOT∶PSS薄膜导电性显著增强, 从而更加有利于器件阳极对空穴的抽取和收集; 较未修饰时, 器件的短路电流密度得到了大幅度提升, 进而使得器件获得更高的能量转换效率.
钙钛矿太阳能电池 阳极界面层 电导率 能量转换效率 Perovskite solar cells PEDOT: PSS PEDOT∶PSS Anode interface layer Conductivity Power conversion efficiency
1 北京印刷学院印刷与包装工程学院, 北京 102600
2 中山大学光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
光伏发电是目前太阳能最佳的利用方式之一, 但发电成本高。 利用聚光结构提高光的转换和收集效率, 是提高太阳能电池效率、 减少电池用量、 降低光伏发电系统成本的重要途径。 以Lumogen F Red 305 (LR305) 染料作为荧光材料, 将其掺杂到PMMA中, 通过本体聚合法制作出尺寸为50 mm×50 mm×5 mm的PMMA平面荧光太阳能聚光波导, 对其光学特性进行表征, 同时将太阳能电池粘贴到聚光波导的输出端面, 通过测试平面荧光太阳聚光波导对太阳能电池性能的影响研究了荧光太阳能聚光波导的聚光特性。
荧光太阳能聚光波导 聚光比 能量转换效率 Luminescent solar concentrator waveguide Lumogen F Red 305 Lumogen F Red 305 dye Concentration ratio Power conversion efficiency 光谱学与光谱分析
2016, 36(4): 1001
1 天津理工大学 材料物理所, 天津 300384
2 天津理工大学 天津光电显示材料与器件重点实验室, 天津 300384
将银纳米片引入有机太阳能电池, 增强了器件的光吸收及光电转换效率。制备得到了具有不同等离子共振吸收特性的银纳米片。当银纳米片的等离子共振吸收与活性层的吸收相匹配时, 器件的光电流显著增强。通过改变银纳米片与活性层之间的距离, 研究了等离子体共振增强电磁场的传递特性。两者的距离越近则耦合入活性层的电磁场越强, 器件的光电流越高。经优化后, 以P3HT∶PCBM为活性层的有机太阳能电池的光电转换效率由3.04%增长到3.82%, 提高了26%。
表面等离子体效应 银纳米片 能量转换效率 有机太阳能电池 plasmon Ag nanoprisms power conversion efficiency polymer solar cells
