2024/06/20 16:47
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产品配置单:
光焱科技QE-R量子效率系统
型号: QE-R
产地: 台湾
品牌: 光焱科技
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方案详情:
钙钛矿太阳能电池(PSCs)自2009年报导以来,由于其高效能、低成本和简单制备工艺迅速引起了学术界和工业界的广泛关注。其核心材料钙钛矿具有优异的光电特性,如高吸光係数、长载流子扩散长度和高载流子迁移率,使其成为下一代光伏技术的潜力选手。在过去十年间引发了广泛的研究热潮,并被认为是最有潜力替代传统硅太阳能电池的下一代光伏技术之一。 近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs) 的效率不断提升,并在 NREL 的效率认证数据中屡创新高。
叠层结构的出现自2017开始,在過去三年中,钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的效率取得显着的突破。以下是一些重要的突破及其学术研究团队:
Longi绿能科技公司 (2023年): 效率:33.9%,该效率突破由NREL认证,是当前世界纪录。
沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学 (KAUST) (2023年): 效率:33.7%,KAUST在2023年6月宣佈其钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池效率达到33.7%。
以上资料来源参考: 美国国家可再生能源实验室 (NREL)
钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池,更是被认为是未来实现更高效率和更低成本的理想方案。然而,在空气环境下实现宽带隙钙钛矿 (~1.68 eV) 的可扩展制备一直是一个巨大的挑战,因为水分会加速钙钛矿薄膜的降解。
南京大学谭海仁教授团队近期取得重大突破,他们在研究中发现,溶剂的性质对水分干扰的影响程度至关重要。通过深入研究,他们发现正丁醇 (nBA) 由于其低极性和中等挥发速率,不仅可以有效缓解空气环境中水分对钙钛矿薄膜的负面影响,還可以提高钙钛矿薄膜的均勻性,进而实现可扩展制备。
突破性的研究成果
利用正丁醇 (nBA) 的优势,谭海仁教授团队成功在空气环境下製备了高性能的宽带隙钙钛矿薄膜,并将其应用于钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。该团队最终实现了令人印象深刻的效率:
双面纹理化钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池,採用大尺寸金字塔结构 (2-3 微米),效率达到 29.4% (经认证为 28.7%)。
16 平方厘米的开孔面积,效率达到 26.3%。
Enlitech 设备的助力
谭海仁教授团队在研究中使用了光焱科技 (Enlitech) 的 QE-R 光伏/太阳能电池量子效率量测方案 和 SS-X 系列太阳光模拟器,这两款设备在钙钛矿太阳能电池的性能测试和评估中发挥了至关重要的作用。
lQE-R 光伏/太阳能电池量子效率量测方案可以测量不同波长光照下器件的外部量子效率 (EQE),帮助研究人员分析光电转换过程,优化器件结构和材料选择。该设备能够提供关于器件在不同波长下光电转换效率的信息,帮助研究人员深入了解材料的光电特性,并优化器件设计,提高能量转换效率。
lSS-X 系列 AM1.5G太阳光模拟器可以精确模拟太阳光谱,为钙钛矿太阳能电池提供真实的测试环境,确保测试结果的准确性和可靠性。该设备模拟光谱的精度和稳定性,对于准确评估钙钛矿太阳能电池的性能至关重要。
未来展望
未来可能运用的领域
l建筑整合光伏(BIPV): 提供可观的电力输出,同时兼具美观和功能性。
l移动装置:其轻薄和高效能,叠层钙钛矿太阳能电池可以用于移动装置如智能手机、笔记本电脑和无人机等,提供持久的电力支持。
l大规模电力生产:有望在大规模光伏电站中应用,为电网提供稳定的可再生能源。
l穿戴设备:其灵活性和高效能,可以为智能手錶和其他可穿戴设备提供持续的电力来源。
谭海仁教授团队的突破性研究成果,为钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的大规模生产开闢了新的道路,也标志着该技术朝着商业化应用迈出了重要一步。未来,研究人员将继续探索更有效的材料和工艺,进一步提高钙钛矿/硅串联太阳能电池的效率和稳定性,推动该技术成为下一代光伏技术的核心力量。
Fig S15. 显示了 8 个独立的 0.049 cm2 钙钛矿太阳能电池的 EQE 光谱。展示了不同器件的 EQE 特性。
Fig S17. 显示了器件 (1.044 cm2 开孔面积) 的 J-V 曲线。展示了器件的电流-电压特性。
Fig S22. 显示了具有较厚钙钛矿层的器件的 J-V 曲线。展示了器件的电流-电压特性。
Fig. S23 显示了具有较厚钙钛矿层的器件的 EQE 曲线。展示了器件的外部量子效率特性。
Fig. S32 显示了具有和没有钙钛矿过滤器的纹理化硅异质结的 J-V 曲线。展示了钙钛矿过滤器对器件性能的影响。
Fig. S37 显示了 (a) 钙钛矿/硅串联太阳能电池的图像,以及 (b) 刮刀涂佈的纹理化单片式钙钛矿/SHJ 串联电池 (16 cm2) 在不同位置的 EQE 光谱。
Fig. S42 显示了钙钛矿/硅串联太阳能电池 (16 cm2) 的 J-V 曲线。
本参数采用光焱科技QE-R 光伏 / 太阳能电池量子效率测量解决方案及SS-X 系列AM1.5G 标准光谱太阳光模拟器
参考文献: Solvent engineering for scalable fabrication of perovskite/silicon tandem solar cells in air. nature communications
推薦設備_
1. SS-PST100R AM1.5G 可变标准光谱模拟光源
具有以下特色优势:
l采用光焱最新的单氙灯光源光谱控制技术,可在单一氙灯光源下将光谱修饰,达到氙灯加卤灯双光源光谱等级。
l输出光谱由 300-1700nm 均可符合 1.5G 光谱要求其平均光谱失配 ≤ 6% (IEC 60904-9:2020) 。
l仅采用单氙灯,因此无双光源两灯泡寿命不匹配,以及一般卤灯仅 50 小时寿命之问题。
l具有A++光谱等级,其氙灯寿命可超过1,000小时,克服了双光源卤素灯灯泡寿命不到50小时之缺点。
l大幅缩减光源调校时间,并增加系统测试结果的数据重现性。
单灯源的设计,相较多灯珠 LED 型的模拟器有更好的 SPC 光谱覆盖率与更低的 SPD 光谱偏差率,可提供更为准确的叠层太阳能电池测试结果。
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自动设备加速平台搭载量子效率表徵设备精准操控工艺参数,常温常压下实现超23%
太阳能电池是实现可持续发展的重要途径, 但传统的硅基太阳能电池在效率提升方面面临挑战,难以充分利用全部光谱。 近年来,钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本和制备工艺简单等优点,备受关注。 但是, 钙钛矿材料的稳定性问题以及复杂的环境因素, 一直是阻碍其大规模应用的关键问题。 为了突破这些限制, 科研人员不断探索新的方法, 以提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。 然而,传统的制备方法通常依赖人工操作, 无法精确控制所有关键参数,导致重复性差、效率不稳定。 近期,德国埃尔朗根-纽伦堡大学材料科学系 Christoph J. Brabec 教授团队在Energy & Environmental Science 杂志发表了一篇突破性研究成果, 他们使用全新的 “自动设备加速平台" (DAP), 精确地操控了钙钛矿太阳能电池制备的关键参数, 并在常温常压的环境下成功地将电池效率提升至23% 以上。
能源/新能源
2024/07/12
跨校合作使用量子效率量测发表钙钛矿太阳能电池大面积模块化生产
钙钛矿太阳能电池(PSC)凭借其高效率、低成本、易制备等优势, 成为近年来光伏领域具潜力的下一代光伏技术之一。 但目前, 钙钛矿太阳能电池的小尺寸器件已取得重大突破, 但在向大面积模块化生产发展过程中仍存在不少挑战。 制备大面积模块需要更长的时间, 这对薄膜的沉积和制备工艺提出了更高要求, 同时也对材料的稳定性和加工窗口提出了挑战。 近三年来,钙钛矿太阳能电池大面积模块化的研究进程主要集中在提高效率、稳定性和可制造性方面。 近日,由西安电子科技大学常晶晶教授,联合洛桑理工学院 Mohammad Khaja Nazeeruddin 教授团队和西北工业大学李祯教授团队在Energy & Environmental Science 杂志发表了突破性研究成果。 该团队通过巧妙地将 N-甲基-2-吡咯烷酮溶剂与冷却策略相结合, 在两步沉积法中获得了更稳定的基于 FA 的钙钛矿中间相, 从而实现了更长的退火窗口。
能源/新能源
2024/07/12
AM1.5G A+级太阳光模拟器及量子效率量测提升全聚合物太阳能电池效率
全聚合物太阳能电池(all-PSCs)凭借其出色的稳定性和机械耐用性,被认为是未来太阳能电池应用的重要方向。全聚合物太阳能电池主要由供体和受体两种有机聚合物材料组成,其基本结构包括以下: l 透明导电电极: 通常由氧化铟锡(ITO)制成,用于光的透射和电子的导电。 l 电子传输层: 提高电子从活性层向电极的传输效率。 l 活性层: 由供体和受体材料组成,是光生电荷的主要产生区域。供体材料吸收光子产生激子(电子-空穴对),激子在受体材料处分离成自由电子和空穴。 l 空穴传输层: 提高空穴从活性层向电极的传输效率。 l 金属电极: 通常由银或铝制成,用于收集和导出电荷。 近年来,全聚合物太阳能电池的研究发展迅速: l 材料发展: 随着非富勒烯受体材料的快速发展,APSCs的光/热稳定性和柔韧拉伸性能显着提高。 l 转换效率: 研究显示,聚合物太阳能电池的转换效率已突破10%,这使其成为一种有竞争力的替代传统硅基太阳能电池的技术。 l 机械灵活性: APSCs表现出优异的透明性、溶液加工性和机械灵活性,使其在柔性电源系统中有广泛应用前景。 然而,由于其效率长期落后于小分子受体基太阳能电池,限制了其进一步发展。如何有效平衡并提升开路电压(Voc)和短路电流密度(Jsc)成为全聚合物太阳能电池领域的一大难题。 近期,香港科技大学颜河教授团队在国际顶级期刊 Energy & Environmental Science 上发表了突破性研究成果, 成功开发了一种名为PYO-V的新型聚合物受体, 它可以通过调节分子结构, 实现更宽的光谱吸收和更高的能量级, 从而有效提升了全聚合物太阳能电池的性能, 并实现了高效的多功能光伏应用。 颜河教授是香港科技大学化学系教授,长期致力于有机光伏材料与器件方面的研究, 在国际著名期刊发表了200余篇高质量学术论文。 他的团队致力于突破现有全聚合物太阳能电池的技术瓶颈, 为下一代高效稳定的光伏器件的开发提供新的思路和方向。
能源/新能源
2024/07/12
北卡教堂山分校黄劲松研发出强化屏障有效提高稳定性
钙钛矿太阳能电池(PSC)作为下一代光伏技术的重要候选者,近年来取得了飞速的发展, 其光电转换效率已经接近甚至超越了传统晶硅太阳能电池。 然而,钙钛矿太阳能电池的稳定性问题依然是制约其商业化应用的关键难题。 反向偏压(reverse bias)对钙钛矿太阳能电池的稳定性有着重要影响, 它可能导致钙钛矿材料分解, 进而影响电池的长期稳定性。 因此,理解反向偏压对钙钛矿结构和性能的影响是提高电池稳定性的重要研究方向。 研究人员需要深入了解反向偏压条件下钙钛矿材料的降解机制, 以找到提高其稳定性的解决方案。 研究反向偏压下的降解机理能帮助科学家找出钙钛矿太阳能电池的弱点。 这些研究有助于设计更加耐用的材料和结构, 以防止电池在反向偏压条件下快速降解。 同时,反向偏压会导致效率损失,这主要是由于电荷载流子的再结合速率增加以及可能的渗透电流增大。 了解和克服这些问题对于保持高效率运行的钙钛矿太阳能电池至关重要。 研究反向偏压对电池的影响还有助于改进封装技术, 防止环境因素(如湿气和氧气)在反向偏压条件下对钙钛矿材料造成的影响。 近期,北卡罗来纳大学教堂山分校黄劲松教授团队在国际顶尖期刊《Nature Energy》上发表了一项重要研究成果, 揭示了钙钛矿太阳能电池在反向偏压下失效的机理, 并通过构建强化屏障, 显着提高了钙钛矿太阳能电池在反向偏压下的稳定性。
能源/新能源
2024/07/11