太阳能组件量子效率测试系统

据美国物理学家组织网12月16日(北京时间)报道，美国国家可再生能源实验室(NREL)研制出一种新式的量子点太阳能电池，当其被太阳能光谱的高能区域发出的光子激活时，会产生外量子效率最高达114%的感光电流。发表于12月16日出版的《科学》杂志上的这一最新研究为科学家们研制出第三代太阳能电池奠定了基础。 　　当光子入射到太阳能电池表面时，部分光子会激发光敏材料产生电子空穴对，形成感光电流，此时产生的电子数与入射光子数之比称为感光电流的外量子效率。迄今为止，还没有任何一种太阳能电池在太阳能光谱内光波的照射下，显示出超过100%的外量子效率。 　　现在，NREL团队首次在量子点太阳能电池上实现了这一点。他们在一个叠层量子点太阳能电池上获得了114%的外量子效率。该电池由具有减反光涂层的玻璃(其包含有一薄层透明的导体)、一层纳米结构的氧化锌、一层经过处理的硒化铅量子点以及薄薄一层用作电极的金组成。 　　太阳能光子产生超过100%外量子效率基于载子倍增(MEG)过程，借助这一过程，单个被吸收的高能光子能激发多个电子空穴对。NREL团队首次在量子点太阳能电池的感光电流内展示了MEG，科学家们可借此改善太阳能电池的转化效率。研究结果显示，在模拟太阳光的照射下，新量子点太阳能电池的光电转化效率高于4.5%。目前，这种太阳能电池还没有达到最优化，因此，其能源转化效率相对来说偏低。 　　与传统的太阳能电池相比，量子点太阳能电池内的MEG能将电池的理论热力能转化效率提高35% 量子点太阳能电池也可使用廉价且产量高的卷对卷制程制造而成 其另外一个优势是每单位面积的制造成本很低，科学家们将其称为第三代(下一代)太阳能电池。(记者 刘霞) 　　所谓第一代太阳能电池是指目前最常见的晶体硅电池，第二代是薄膜电池 第三代，则应该是具有更高转化效率的新型电池的总称。而让单个高能光子激发多个电子空穴对正是提高转化效率的途径之一。不过现有技术并不能有效分离、收集大量的电子空穴对，这也就是新电池转化效率偏低的主要原因。虽然现在看起来，让这么多自由电子白白溜走显得过于奢侈，但如此高的外量子效率还是让我们备受鼓舞——一旦突破电子空穴对收集的技术瓶颈，太阳能电池的发展将会翻开全新一页!

随着地球能源的不断枯竭，太阳能越来越受到人类的重视，太阳能光伏电池的研究也得到了空前的发展，目前的太阳能光伏电池主要以晶体硅电池为主，但随着科学的进步，研究的不断深入，越来越多的高效节能电池被开发使用，其中以薄膜电池为翘楚。薄膜电池以其高效、低耗、大面积电池等特点广泛受到人们的关注。薄膜太阳能电池的形态各异，结构也是多种多样，这对研究薄膜电池带来了不小的麻烦。在制造过程中我们不仅要了解电池的转化效率等直观因素，为了更好的提高工艺制造出更高效的太阳能光伏电池，我们更要深入了解电池的内部光电转化过程及其影响因素。在众多因素当中IV特性曲线和量子效率曲线图无疑是重中之重。 图一：IV曲线图 图二：量子效率 量子效率：是指太阳能电池的电荷载流子数目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。研究量子效率对了解电池内部光电转化有着重要意义。 早在2009年期间我公司在中科院张建民老师的带领下就研发试制了国内首台一体化自动测试量子效率系统，：SCS100测试系统。产品一经推出就受到了国内外太阳能研究人士的青睐。随着在太阳能电池测试领域经验不断地积累，公司今年上半年又推出了全新一代产品，SCS10-FILM薄膜电池专用测试系统。 系统针对薄膜电池的特点，加入了单光源双路可调偏置光，最大输出能够达到一个太阳强度。为了适应薄膜电池的宽光谱，光谱测试范围覆盖了0.3～1.70μm光谱带，并编写了功能强大的测试软件，不仅实现了自动计算量子效率曲线，而且能够计算出电池的短路电流密度，更加方便了评估电池的整体效率。同时系统还实现了漫反射测试和量子效率测试同步测试的功能，更加准确的计算电池的内量子效率。 图三：系统整体图 先进的光源配置： 系统的测试光源由卤素灯和氙灯光源两种灯源构成，这样，补偿卤素灯在紫外区能量不足的问题，又能解决氙灯光源在近红外有很多尖锐波峰的问题，实现了整个测试范围内的光源光谱平滑，有效增加了洗系统的稳定性。 图四：普通卤素灯的光谱图 图五：普通氙灯的光谱图 独特的测试光路设计： 大部分的量子效率测试系统都受困于量子效率测试点和反射率测试点不能够实现位置的重复定位，导致两参数测试在不同位置，这对于均与性不是很高的样品或高精度测试的试验中影响很大，本系统通过独特的光纤输出反射聚焦结构实现了反射率和量子效率同时同地测量的方式，有效地解决了上述问题带来的烦恼。通过聚焦反射光路，系统更能够大大降低色差对测试过程中带来的影响。由于太阳能电池的光谱测试范围宽，如果采用传统的投射聚焦方式进行测试，当测试到红外区时，因不同波长折射率不同的缘故聚焦光斑开始扩散，而红外区有是不可见的，因为会对测试带来极大的不确定因素。 强大的偏置光配置： 为了提高太阳能电池的转化效率，我们可以扩展电池的光谱响应范围以接受更多的太阳能，从而提高转化率，因此多节电池孕育而生。然而测试多结电池要比普通电池复杂得多，我们不仅要考虑多结电池的最小限流问题，还要考虑电池的偏压测试问题，因此测试多结电池我们要配有功能强大的偏置光附件，既能够满足光谱范围的需求，又能够对光强的要求。我们设计的单光源双路可调偏置光正可满足多结电池的测试需求，偏置光不仅实现了两路光能够各自调节光强，同时根据测试电池的不同，可选配不同的滤光片。 功能全面高效的软件： 软件集量子效率测试、反射率测试、内量子效率测试三测试功能于一体，自动计算画图，强大的图表处理能力，方便用户修改、标记测试曲线。多种格式输出保证了用户处理数据的方便使用。一键式参数文件保存功能不仅方便存贮测试数据还能保留测试参数，方便分析实验。 图六：功能强大的图标管理功能 特点总结： 1、实现内外量子效率同步测试 2、双光源测试，契合IEC标准，提高测试准确性 3、双路可调偏置光，轻松实现三节电池测试 4、功能强大的测试软件

【重点摘要】提出了宏环封装策略,通过在四噻吩外围导入融合烷基侧链实现。将该策略应用于非全融合四噻吩类受体材料。实现了高达15.1%的转化效率。【宏环封装策略实现高效有机太阳能电池】有机光伏一直被视为下一代可再生能源的重要候选技术。但是其光电转换效率一直无法达到与无机光伏装置媲美的水平。非全融合四噻吩类受体材料被认为是实现高效有机太阳能电池的一个有前景的方法。【宏环结构限制分子构象,提升分子堆积效率】在美国伯明翰南方研究院的最新研究中,通过在四噻吩外围导入环烷基侧链,形成宏环封装结构。这种设计可以锁定中央分子部分的构象,生成平面分子骨架,有利于分子的高效堆积。【对照组件构象扭曲,分子堆积效率降低】相比之下,没有宏环封装限制的对照分子则出现了扭曲变形的构象。这种构象变化会降低分子堆积的有效性,进而影响相关器件的性能。【噻吩宏环受体器件效率达15.1%】基于四噻吩宏环受体R4T-1的有机太阳能电池成功实现了15.1%的高效率。【宏环封装策略指明下一步优化方向】这项研究为构建高性能有机太阳能电池提供了新的思路。随着在分子设计和器件工程方面的持续优化,有机太阳能电池20%效率的目标指日可待。研究使用光焱科技太阳光模拟器SS系列 与量子效率测试系统 QE-R来协助量测。通过在简单的四噻吩上进行宏环封装设计出非全融合受体R4T-1,该结构实现了构象的单一性,消除了分子中心的电子跨效应,并保证了高效电荷传输通道的形成。因此,实现了高达15.10%的转化效率,短路电流密度显著提高至25.48 mA/cm2。图S7. JD40:4T-5和JD40:R4T-1的J1/2-V曲线,(a)空穴型器件和(b)电子型器件。

M13病毒可提高太阳能电池性能 　　美国麻省理工学院4月26日在其网站上宣称，该校研究人员日前开发出了一种新技术，可通过一种名为“M13”的病毒将太阳能电池的光电转换效率提高近三成。相关论文发表在最新一期《自然纳米技术》杂志上。 　　先前的研究已经发现，碳纳米管可以提高太阳能电池的转换效率。理想的情况下，碳纳米管会收集更多的电子，提高太阳能电池的表面积，从而产生更大的电流。但麻省理工学院的研究人员发现，该技术也存有一定的局限性。碳纳米管有两种，按功能可分为半导体类碳纳米管和导线类碳纳米管，两种纳米管不但在作用上不同，还容易发生聚集，从而严重影响转化效率。 　　研究人员经研究发现，M13病毒可以很好地解决这一问题。这种病毒长度为880纳米，结构简单易于操控，且对人体无害。M13病毒中的一种肽可使其附着在碳纳米管上，从而保证纳米管处于恰当的位置上，避免与其他碳纳米管发生黏连。每个病毒使用300个左右的蛋白质分子可以控制大约5到10个纳米管。实验显示，采用病毒结构的新型太阳能电池可将光电转化效率从普通太阳能电池的8%提高到10.6%，而新系统在重量上只增加了0.1%。 　　研究人员发现，除可固定碳纳米管外，M13病毒还会产生出二氧化钛，而二氧化钛颗粒可有效提高电子的传输效率。这种物质同样也是“格雷策尔电池”中的主要组成部分。“格雷策尔电池”也被称为染料敏化太阳能电池，工作原理是通过模仿光合作用产生电能。其发明人瑞士洛桑联邦高等理工学院光子学和界面试验室主任迈克尔格雷策尔曾因该技术被授予芬兰2010年“千年技术奖”。此外，M13病毒还会让碳纳米管具有水溶性，使其在室温条件下可更方便地加入到太阳能电池板中，从而降低生产成本。 　　研究人员称，关于两种碳纳米管在太阳能电池中具有不同效用的发现也是此次研究的一项重要成果，此前还没有被实验证明过。半导体纳米管可以提高太阳能电池的性能，但导线类纳米管的作用却正好相反。该发现或有助于设计出更有效的纳米电池、压电材料或其他与电力相关的材料。 　　负责该项研究的麻省理工学院教授安吉拉贝尔彻说，该技术还可以用来设计其他病毒增强型太阳能电池，包括量子点和有机太阳能电池。在提高普通太阳能电池的转化效率上该技术也有很大的潜力，不过这有赖于生物技术的进一步发展。

‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍Laoss是一款用于设计、构建、仿真、优化钙钛矿/有机太阳能电池组件和OLED面板，对其热学、光学和电学性能进行仿真的软件。对于提高面板和组件效率、优化其性能、缩短研发周期、节省材料成本等有着具大的帮助。目前，针对中国科研单位用户，Fluxim 团队决定给予最大幅度的优惠，详情请与我公司联系。主要特点• 简单易用，快速有限元分析模拟仿真• 直观图像化用户界面以及Workflow• 普通计算机即可快速运行仿真计算• 具备可视化大范围输出数据及结果的功能分析方法• 基于电&热仿真的有限元分析法• 焦耳（电阻）加热的电热耦合• 强大的3D-Ray追踪光学模拟仿真计算，模拟&优化• 分析大面积组件/面板电极电损耗 for PV and OLED• 评估电极中的电流 for PV and OLED• 计算大型器件的 I-V 曲线 for PV and OLED• 优化太阳能电池组件效率 for PV• 计算组件/面板上的温度分布 for PV and OLED• 量化像素串扰效应 for OLED• 优化电极的几何形状 for LED and PV• 模拟缺陷和电分流对组件/面板的影响 for PV and OLED‍‍三大主功能‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍1.电学模块• 仿真大面积OLED面板和太阳能电池组件的特性(填充因子vs电导率，2D电位分布，电流密度，欧姆损耗，总输出功率等)• 优化OLED面板和光伏组件中的电极设计以减少电功率损失• 研究非理想效应（例如电分流）• 自动化优化电极的几何形状‍‍‍‍‍‍‍‍• 了解RGB OLED像素数组中的电串扰‍‍‍‍‍‍‍‍优化电极设计：电势图电极优化：电势图非理想效应（电分流）研究自动优化电极几何形状：输出功率vs钙钛矿太阳能电池的电极宽度OLED 像素数组中的电势图：层与层之间的漏电流造成OLEDs未正常工作‍‍2.热学模块• 模拟OLED面板或太阳能电池组件中的热学和电流（电热耦合）之间的双向相互作用• 在标准作业程序下计算OLED面板和太阳能电池组件中的温度分布• 分析由于电热耦合导致的OLED面板和太阳能电池组件中的非理想I-V特性曲线• 电热耦合可模拟热产生和电学性能两者之间相互作用‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍（1）具有六角形栅极的组件中的电位分布（2）对应(1)的温度分布（1）双向电热耦合相互作用引起的温度分布（2）模拟I-V特性曲线3.光学模块• 仿真研究具有复杂3D光学组件或表面纹理化的OLED面板和太阳能电池的组件• 通过构建独立的3D光学组件来仿真其对OLED面板和太阳能电池组件的贡献• 仿真OLED面板中的光学串扰• 可与SETFOS结合方便地分析光耦合几何特性‍‍仿真菲涅耳透镜或其他3D光学组件与太阳能电池或OLED耦合以提高效率光学串扰仿真曲面显示仿真更新后的4.1版本增加了以下功能1.交流模拟2.Laoss-Setfos整合集成一体化全面仿真3.金属栅线预定义：栅线数量、角度和base offset等4.预先定义像素形貌：XY方向像素数量5.几何设计导入和预定义几何设计6.可跳过在Laoss光学模块中切割三角形步骤7.固定偏振角 Phi 对于非偏振BSDFs8.关闭Laoss前检查改变参数，运行一个仿真或者加载一个不同的仿真9.Laoss光学：设定每个主要方向的独立边界形式10.Laoss光学模块：光谱图11.在XY结果图表中显示界面几何结构12.项目和模拟结果保存‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

随着新能源的逐渐普及，太阳能也迅速的走进千家万户，成为了成活中的一部分。太阳能在给生活带来便利和环保的同时，有一个"毒瘤"却一直在残害着太阳能电池或者组件的寿命，令广大用户对它是爱恨交加啊。那么这个"毒瘤"究竟是什么？该如何祛除呢？“毒瘤”的诞生过程这个"毒瘤"叫做太阳能热斑。太阳电池组件由于在制造和实验的过程中，出现隐裂、碎片焊接不良等；或在应用过程中，被其它物体(如鸟粪、树荫等)长时间遮挡时，被遮挡的太阳能电池组件此时将会严重发热，这就是"热斑效应"，也就是太阳能上的一颗毒瘤。有光照的电池所产生的部分能量或所有的能量，都可能被"热斑"的电池所消耗。“毒瘤”的破坏力这颗毒瘤会对太阳能电池会造成很严重地破坏作用，会严重的破坏太阳电池组件或系统，所以需要对太阳电池组件进行热斑检测，使相对发热均匀的电池片进行组合或维护，以避免组件所产生的能量被热斑的组件所消耗，同时避免由于热斑可能给太阳能组件或系统的寿命带来的威胁，所以需要用到一款专业的工具来检测这颗"毒瘤"，然后将其消灭。如何祛除“毒瘤”红外热像仪拥有超高的灵敏度，能够准确的感应出被测物体表面发生的微笑温度变化，检测出太能能电池片或组件的缺陷，将产品的缺陷位置直观准确的显示在红外热图中，特别是由菲力尔公司生产的FLIR Ex系列红外热像仪，可以实现即瞄即拍，能够快速准确的发现"毒瘤"，让其无所遁形，简直可以称之为"毒瘤杀手"。“毒瘤杀手”是如何工作的？想要发现毒瘤，就要让太阳能组件发热，这样热像仪才能发挥效应，所以首先要太阳能电池片或组件在正常的太阳光或辅助光源下工作，或将组件在上述光源的照射下短路，这样热斑才会出现。接下来就是FLIR Ex系列红外热像仪大显身手的时刻，FLIR Ex系列包括FLIR E4、E5、E6和E8共4种热像仪，通过画中画及热叠加技术，检测人员除了可以拍摄红外图像外，还可以同时捕获一幅可见光照片，并将其融合在一起，通过拍摄的红外图像，检测人员可以直观、快捷，方便在同时间和相同的环境下得到同一块组件上不同电池块的温度，第一时间识别和定位故障，找出热斑。不仅如此，在采用FLIR Ex系列红外热像仪检测热斑时，还不需要断电，其采用的非接触测量方式更不会干扰原有的温度场，反应速度更是小于1秒，所以检测人员可以更快更准的检测出热斑，与传统的数据采集器和红外点温仪相比，各方面性能可以说是完胜。所以，在检测太阳能电池片或者组件热斑的时候使用FLIR Ex系列红外热像仪是毋庸置疑的， "毒瘤杀手"可不是白叫的。

前言近年来，钙钛矿和有机太阳能电池（PSCs和OSCs）因其高效率和低成本的潜力而备受关注。然而，界面缺陷和非理想的能级排列等问题仍然限制着器件性能的进一步提升。香港理工大学李刚团队在《Nature Communications》(1 Sep. doi.org:10.1038/s41467-024-51760-5)上发表了一项研究成果，他们利用界面工程技术，通过共吸附自组装单分子层（SAMs）成功提升了太阳能电池的性能。该团队采用PyCA-3F和2PACz分子进行共吸附，形成了一层功能化的超薄层，有效减少了SAMs的自聚集现象，并改善了界面特性。这种方法不仅提高了钙钛矿太阳能电池的结晶度，还降低了陷阱态密度，增强了空穴的提取和传输能力，最终使光电转换效率（PCEs）突破了25%。此外，采用CA策略的器件也实现了19.51%的PCE。導讀目錄： 前言 研究方法 表面形貌与结构分析 光电性能与界面特性分析 結論研究方法：通过调整钙钛矿和有机太阳能电池活性层材料的比例，优化器件性能。例如，钙钛矿电池使用CsI、MACl、FAI、PbI2和MAPbBr3调配1.6 M溶液；有机电池使用PM1:PTQ10混合物并添加1-氯萘优化形貌。表面形貌与结构分析：表面形貌分析：使用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜能谱（SEM-EDX）来观察和分析ITO、2PACz和2PACz+PyCA-3F表面的形貌和元素分布。 结晶结构分析：利用X射线绕射（XRD）研究钙钛矿薄膜在不同基底上的生长结构。红外光谱学（AFM-IR）：分析2PACz分子在ITO表面的分布和组成异质性，特别是通过识别1460 cm^-1特征峰来研究2PACz的聚集行为。 扫描电子显微镜-能量色散X射线分析（SEM-EDX）：用于分析ITO、2PACz和CA样品的微观结构和元素组成，以评估这些材料的质量和均匀性。光电性能与界面特性分析：光伏參數測量：包括开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc）、填充因子（FF）、最大功率（Pm）和能量转换效率（Er）。这些参数提供了关于太阳能电池在特定条件下的性能信息，研究人员使用SourceMeter测量太阳能电池的电流-电压（J-V）曲线，测量在手套箱中进行，使用的是Enlitech的太阳能模拟器SS-F7-3A，模拟AM 1.5 G的标准光照条件（100 mW cm^-2）。 光电转换效率测试：在不同光照条件下测量太阳能电池的性能，包括光电转换效率（PCE）、电流密度（Jsc）、电压（Voc）和填充因子（FF）。 外量子效率（EQE）的测量则使用Enlitech Co., Ltd.的太阳能电池光谱响应测量系统QE-R3011进行，并在交流模式下进行测量。光强度在每个波长下都使用标准单晶硅光伏电池进行校准。这些设备和测量方法确保了测量结果的准确性和可靠性，从而能够精确评估太阳能电池的光电转换效率和其他关键性能参数。 界面能级分析：计算费米能级、势能和功函数，了解界面特性。时间分辨光致发光（TRPL）：测量发光寿命，评估激子、载流子动态。空间电荷限制电流（SCLC）：计算陷阱密度，评估缺陷和载流子传输。Kelvin探针力显微镜（KPFM）：测量表面电位分布，了解其对电池性能的影响。X射线光电子能谱（XPS）：分析表面化学组成和电子结构，了解元素分布受2PACz和PyCA-3F的影响。结论共吸附策略（CA）修饰自组装单层（SAM）基空穴传输层（HTL），可显着提升钙钛矿／有机太阳能电池的稳定性和光电转换效率（PCE）。PyCA-3F与2PACz共吸附形成平滑表面，优化能带排列，降低界面能量势垒，平整钙钛矿埋藏界面，增强异质界面能量，减少缺陷，最终提高器件效率和稳定性。此研究为高效溶液加工光伏器件的发展提供了简单、合理、有效的SAM基HTL层改性方法。共吸附SAM形成更平滑均匀的表面，减少2PACz分子聚集，改善界面特性。 减少界面陷阱和非辐射中心，提升器件稳定性。使用CA作为阳极修饰层，可获得与PEDOT相当甚至更高的FF和Jsc。CA基太阳能电池表现出优异的运行稳定性：

越来越多的太阳能行业报告表明，太阳能电池组件污染所造成的经济损失和生产损失令人吃惊。什么是太阳能电池组件污染，它会造成哪些影响，可以采取什么措施来预防或减少这种污染？Kipp & Zonen 公司研发的灰尘监测系统DUSTIQ是如果解决这一难题的？ 什么是太阳能电池组件污染？ 太阳能电池组件污染是由空气中的污染物和颗粒物（如沙子、土壤、盐、鸟粪、花粉、雪、霜）以及不同类型的尘埃颗粒物（如二氧化硅、灰烬、钙和石灰石）沉降在光伏组件表面造成的。地面上小至 25 微米的微尘，通过风吹、农业活动、火山活动、交通运输以及附近人和动物的运动而移动。 中东和北非 (the MENA region) 是粉尘积聚发生率最高的地区，这一问题影响了全球的光伏工业园区，导致维护、维修的成本增加，并可能降低了能源产量。如果不加以控制，最初的光伏污染会导致能量的产能减少；特别是长期积累的污垢，如遇潮湿会导致微粒胶结，鉴于此情况下形成的硬质不透明层几乎不可能去除，最终会致使太阳能电池组件完全丧失产能。在较干燥的环境中（降水量通常需要超过 20 毫升才能影响组件表面的清洁），以及在倾斜角度较小的光伏组件配置中，空气污染和污染物积聚的严重程度会加剧。大部分电力于正午时（太阳在天空中处于最高点时）在光伏站内产生，日出和日落时的生产损失最大，虽然这些时刻仅占当天剩余时间的总产能的一小部分，但准确监测颗粒污染可以为维护计划提供信息，从而降低运行和维护成本 (O&M)，并充分发挥太阳能转换高效生产时间的潜能。光伏组件的性能还受到组件温度和辐照度变化的影响，致使最初的颗粒污染进一步恶化为软硬阴影问题。在多支路配置中，单个电池或隔离区内的软阴影可以通过公用逆变器在其他并联支路中引发电流不平衡。在单个支路上，光伏阵列隔离区上的硬阴影将降低支路电压，但与在单个支路上的软阴影一样，逆变器将检测并调节降低电压。然而，并联阵列中不同支路上的电压不匹配（即部分阴影），意味着连接到单个公共逆变器的不同并联支路将传送不同电压，致使调节最佳电压值以达到最大功率这一过程变得复杂且不可预测。 如何降低光伏污染的影响，同时提高产能 减少因光伏组件污染而导致的发电量，降低产量损失造成的不利影响， 重要因素是准确收集有关污染率(SR) 的数据，并与同类“洁净”组件的预期数据进行比较。详细而准确地监控污染率将通过显著减少“停机”时间来确定计划内和计划外维护的时间和成本效益。有效的数据记录和报告可使清洁污染的光伏组件的时间更有效，而非依赖固定的维护计划。这种固定维护计划可能会产生不必要的清洁成本或在纠正不可预测的环境事件的影响方面出现延误。优化电厂组件功能的关键在于正确的预防性、纠正性的维护策略。

近日，大连化物所太阳能研究部薄膜太阳能电池研究组(DNL1606组)杨栋研究员和刘生忠研究员团队采用电子传输层中氧空位缺陷填充的策略，制备出目前有文献报道的最高效率的柔性钙钛矿太阳能电池组件。 　　柔性钙钛矿太阳能电池由于具有质量轻，便携式，高功质比等优点被广泛关注。该团队长期致力于柔性钙钛矿太阳能电池中低温条件下制备高质量钙钛矿吸光层和电子传输层的研究。团队早期开发了可室温磁控溅射的TiO2电子传输层(Energy Environ. Sci.，2015)、可低温制备的固态离子液体电子传输材料(Adv. Mater. ，2016)，制备出高效率柔性钙钛矿太阳能电池。随后，团队通过开发二甲基硫醚添加剂延缓钙钛矿的结晶过程，提升钙钛矿吸光层的质量，再次提升了柔性钙钛矿太阳能电池的效率(Adv. Mater.，2018)。本工作中，团队利用紫外光照射产生的氧和羟基自由基处理SnO2电子传输层，降低了SnO2薄膜中的氧空位缺陷。研究发现，由于给电子羟基的引入使得SnO2的能级向上移动，有利于钙钛矿中电子的导出；羟基可以在SnO2和钙钛矿之间形成氢键，改善界面接触，提供电荷传输的通道；处理后SnO2表面的浸润性得到有效改善，更利于制备大面积均匀的钙钛矿薄膜。最终，团队制备出面积为36.50cm2的柔性钙钛矿电池组件，效率达到18.71%，这是目前有文献报道的柔性钙钛矿组件的最高效率。同时，柔性钙钛矿组件表现出良好得机械性能，器件在弯曲1000次后，仍可保持83%的原有效率。该工作提出了一种简单有效的界面处理方式，为促进高性能柔性钙钛矿电池组件的发展提供了有效途径。 　　上述工作以“Highest-Efficiency Flexible Perovskite Solar Module by Interface Engineering for Efficient Charge-Transfer”为题，于近日发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。该工作得到国家自然科学基金等项目的资助。

3月9号，罗振涛、霍志臣、何涛、张晓黎等太阳能行业领导和专家到天普公司考察调研。罗主任、霍秘书长与程翠英总经理和太阳能资深专家罗赞继研究员、于学德高工亲切交谈，探讨天普研究院的发展大计。 　　 　　行业专家们指出，天普是太阳能行业的骨干企业。起步早，创新成果丰富。研究院要本着有所为有所不为的态度，找准定位，明确目标，建立广泛利用社会资源，走集约科研的路子。程总介绍说，在太阳能行业天普首倡太阳能系统安全性，只有从消费者利益出发，建立起完整的质保体系，才能建立起太阳能在消费者心中的信任度，从而提升和带动整个行业的高标准。 　　 　　技术检测中心主要任务是:为太阳能系统安全性保驾护航。积极开展太阳能等可再生能源技术研究和产品开发，开展太阳能热利用及高效节能产品的相关技术测试和产品检测服务，面向北京地区和国内外开展可再生能源领域的学术交流与合作，为太阳能热利用企业提供技术交流平台。 　　测试中心的成立，还为天普的太阳能产业技术和管理人才提供了一个交流平台，将成为中国太阳能产业的人才培养基地 同时该中心作为太阳能产业的公共研发平台，也将成为技术创新和技术推广的平台，有利于推动中国太阳能行业的快速壮大。

2011年元月份，国家科技部传来消息——国家将全国唯一的“国家太阳能热利用工程技术研究中心”落户中国太阳谷，该中心将依托皇明太阳能股份有限公司组建，皇明董事长黄鸣任主任。太阳能产业联盟国家工程技术研究中心是国家科技发展计划的重要组成部分，是研究开发条件能力建设的重要内容，旨在加强科技成果向生产力转化效率，缩短成果转化周期，主要任务为培养一流的工程技术人才，建设一流的工程化实验条件，形成我国科研开发、技术创新和产业化基础，将提高现有全行业科技成果的成熟性、配套性和工程化水平，加速企业生产技术改造，促进产品更新换代，为企业引进、消化和吸收国外先进技术提供基本技术支撑。 　　皇明建设“国家太阳能热利用工程技术研究中心”研究方向定位于高效太阳能集热技术、建筑供能和太阳能高温热发电，着力提升太阳能热利用行业的科研水平 突破核心关键技术 建立技术转化、标准制定、人才培养、检测服务等平台，力争三年时间把中心建设成为我国太阳能热利用工程技术的研发和孵化基地、太阳能高温热发电基地，并通过建设示范项目，推进太阳能热利用的工程化应用。该中心建成后，不仅辐射带动整个太阳能行业，还将影响到整个新能源领域的快速发展，提升中国太阳能产业的国际核心竞争力。它将进一步推动我国可再生能源替代战略的实施，促进行业技术进步和产业化进程，加快节能减排和循环经济的发展，为建设资源节约型和环境友好型社会做出积极的贡献! 　　国家工程技术研究中心落户中国太阳谷，不仅是对皇明太阳能科技研究实力的肯定，更是对中国太阳能热利用产业的升级，至此，中国太阳能产业真正进行“国家队”，将真正推动太阳能作为“国家重点振兴产业”的快速发展。 　　相关链接： 　　2009年11月国际太阳能技术科学院落户中国太阳谷。在揭牌仪式上，时任国际太阳能学会前主席莫妮卡 奥丽芬表示，之所以选择皇明，是因为皇明现已成为世界上最大的太阳能集热器制造基地，拥有国家专利900余项，并先后承担和参加了40余项国家级课题项目，这是不可思议的。更令她震惊的是，皇明建立的太阳能专业检测技术中心，拥有1000余个大大小小的检测项目。一个企业建成世界太阳能行业中检测项目最全面、检测标准最高、太阳能检测最专业的检测实验室，这在世界上也是非常少见的，这种近乎“苛刻”的检测也使得皇明自主研发的UTLE极地超寒管，经受住南极各种复杂的环境，突破低温极限，在南极可以冒热水，这在世界太阳能史上留下了开创性一笔。 　　作为非盈利性组织，国际太阳能学会是被联合国认可的太阳能专业权威学术机构，成立50多年来，在世界50多个国家和地区设有分支机构，是世界各国进行太阳能合作与交流的重要平台。 　　中国太阳谷，每年500多项新技术转化成生产力 　　“中国太阳谷”是目前全球最大的集产、学、研、游为一体的太阳能产业平台，每年有500多项新技术就地转化为生产力，已成为是全球领先的节能科技、产品高科技孵化器，其中绝大部分是全球领先或独有的新技术、新产品。如皇明运用专利干涉镀膜技术研发生产的“三高管”、“四高管”、UTLE极地超寒管、“光立方360度聚光真空管”始终引领着行业发展潮流。2010年12月皇明携“29项专利、144部检测标准、1251项检测项目”推出金品系列热水机，支持太阳能废“器”升“机”，率先解决太阳能冬天、阴雨天不好用的行业难题。热水机采用了400度高温热发电技术打造的光立方真空管，实现了360度集热，快速升温超强保温。热水机首次成熟应用了排空技术，让消费者一开机就能用上热水。 　　自主知识产权率达95%太阳能产业联盟 　　2007年9月，皇明建成世界首条真空管镀膜自动化生产线，2010年5月，皇明建成世界首条真空管太阳能热水器自动化生产线。自此，皇明自主创新建设完成一整套世界太阳能热利用产品工业化生产体系，且自主知识产权率达95%以上。该工业体系涵盖了从上游产业链控制、核心技术、自动化生产线、到检测技术等，其中包括世界首条真空管自动化流水生产线，世界首条真空太阳能热水器自动化生产线、全球规模最大、检测项目最多、标准最细的皇明低碳技术检测技术中心(拥有18大实验室，1326项检测项目，350多部企业标准，是国际标准的7倍多，出具报告获国家认证，得到美国、英国在内的等全球45个贸易国承认)等。 　　掌控太阳能热利用产业新未来 　　2010年，被誉为新能源下一个投资蓝海的光热发电蹒跚起步，在目前国内绝大多数科研院所还处于攻克太阳能热发电技术，收集试验数据阶段时，皇明光热发电已走过十年技术研发路。7月，皇明出口西班牙的光热发电核心部件镀膜钢管在使用两年后，因效果极佳，再次收到长达25公里，30兆瓦的大订单 同月，皇明在德州又投建了年产60万支的发电真空管生产线，同时能生产菲涅尔式、槽式太阳能热发电核心部件 10月，皇明与中科院等合作建设的“亚洲首座兆瓦级塔式热发电站”正式进入调试阶段 年末由皇明投建的“亚洲最大兆瓦级光热发电站”成功落户太阳谷。该装机容量为2.5MW的电站，采用全球最新潮的线性菲涅尔式中高温热发电技术，开创了亚洲首例 以单个企业的技术和资金建设太阳能热发电站的先河。2011年初，皇明捆绑大唐电力获得了“国内当前最大的“内蒙古鄂尔多斯50兆瓦太阳能热发电项目。 　　“太阳谷”整合了太阳能生产制造、技术研发、人才培养以及相关配套产业，涵盖了太阳能热水器、太阳能光伏发电及照明、太阳能与建筑结合、太阳能高温热发电、温屏节能玻璃等清洁能源应用的众多产业，被称为世界太阳能“硅谷”。

据美国物理学家组织网6月27日(北京时间)报道，加拿大科学家表示，他们研发出了一款新式的全光谱太阳能电池，其不但可以吸收太阳发出的可见光，也可以吸收不可见光，从理论上讲，转化效率可高达42%，超过现有普通太阳能电池31%的理论转化率。研究发表在最新一期的《自然光子学》杂志上。 　　此款基于胶体量子点(CQD)的高效串接太阳能电池由加拿大首席纳米技术科学家、多伦多大学电子与计算机工程系教授泰德萨金特领导的科研团队研制而成。论文主要作者王希华(音译)表示，该太阳能电池由两个吸光层组成：一层被调制用于捕捉太阳发出的可见光 而另外一层则可以捕捉太阳发出的不可见光。 　　萨金特介绍说，为了做到这一点，该团队用纳米材料串联成一个名为分级重组层的设备，能往返运输可见光层和不可见光层之间的电子，有效地将捕捉可见光的吸光层和捕捉不可见光的吸光层结合在一起，这样，两个吸光层都不需要妥协。 　　该研究团队在使用CQD制造太阳能电池方面一马当先，CQD这种纳米材料很容易被调制来对特定波长的可见光和不可见光作出反应。新式串联CQD太阳能电池捕捉光波的波长范围比普通太阳能电池更加宽泛，因此，从理论上讲，其转化率可达42% 相比之下，最好的单结太阳能电池的最大转化率仅为31%，而一般位于屋顶或日常消费产品中的太阳能电池的转化率仅为18%。 　　研制高效的、成本合理的太阳能电池是全球共同面临的巨大挑战。萨金特说：“全球都需要转化效率超过10%的太阳能电池，并希望能显著降低现有光伏组件的零售价。最新进展提供了一条切实可行的道路，其能最大限度地捕捉太阳发出的各种光线，有望提高转化率并降低成本。” 　　萨金特希望，在5年内，将这款新的分级重组层太阳能电池整合入建筑材料、手机和汽车零件中。

量子点是大约2到10纳米大小的半导体纳米晶体。由于其可调的光电特性，它们被广泛应用于LED、单电子晶体管、医疗成像和太阳能电池等领域。当用于太阳能电池时，光在量子点中产生一个电子-空穴对，可以通过施加电化学能将其分离。电子和空穴的流动产生了电流。 硫化铅（PbS）量子点具有高效、低成本和高空气稳定性等优点，是一种很有前景的光伏材料。不同的量子点合成方法可以产生不同的晶体面，从而导致不同的配体结合特性，反过来影响所谓的“陷阱态“的出现。这些陷阱态限制了太阳能电池的性能，而使陷阱态钝化是提高这些器件功率转换效率的重要策略。 华中科技大学、慕尼黑工业大学、南方科技大学以及深圳大学合作发表的一篇论文表明，可以通过控制量子点的合成来控制Pbs量子点结晶面的形成【1】。在热力学控制下，它们主要形成了带有{100}和{111}晶面的截断八面体（见下图c），而在动力学生长机制下，生成普通的八面体（见下图d），且只显示{111}晶面。 掠入射小角X射线散射（GISAXS）是研究这些量子点形状差异的有效方法，因为它对材料的堆积方式非常敏感。量子点在旋涂层薄膜中的排列是由粒子的形状决定的，因此也决定了粒子的端点。八面体则以体心立方/四方（BCC/BCT）布局堆叠，而截断的八面体以面心立方（FCC）的方式堆积成球体。从这些超点阵模型（用白点表示）计算出的布拉格峰与GISAXS结果（上图a和b）相吻合。此外，GISAXS结果可以计算晶格常数。 其他几个关于GISAXS和掠入射广角X射线散射（GIWAXS）用于研究量子点的有趣案例可以在下面引用的最近的一篇论文中找到【2】。GISAXS是一种对表面敏感的技术，可以提供纳米尺度(（1 - 200 nm）的纳米结构薄膜的结构信息，由于X射线光束覆盖区域面积大，这些信息具有统计相关性。通过改变X射线散射仪的测量配置，可以在GIWAXS测量模式下研究较短长度（0.1 - 1 nm）下的样品参数。在论文中，作者介绍了测量不同超晶格结构的例子。表明GISAXS/GIWAXS是了解量子点自组装和结构的一种有价值的技术。 参考文献：[1] The research was originally published in the following articles:Yong Xia, Wei Chen, Peng Zhang, Sisi Liu, Kang Wang, Xiaokun Yang, Haodong Tang, Linyuan Lian, Jungang He, Xinxing Liu, Guijie Liang, Manlin Tan, Liang Gao, Huan Liu, Haisheng Song, Daoli Zhang, Jianbo Gao, Kai Wang, Xinzheng Lan, Xiuwen Zhang, Peter Müller-Buschbaum, Jiang Tang, and Jianbing Zhang,Facet Control for Trap-State Suppression in Colloidal Quantum Dot Solids. Adv Funct Mat, 30 (2020)[2] Saxena, V. & Portale, G. Contribution of Ex-Situ and In-Situ X-ray Grazing Incidence Scattering Techniques to the Understanding of Quantum Dot Self-Assembly: A Review. Nanomaterials 10, 2240 (2020).

据世界经济论坛网近日报道，英国政府正考虑投资160亿英镑，建设空间太阳能电站。空间太阳能电站是英国政府“净零创新组合”项目将投资的技术之一，被视为可助英国到2050年实现净零排放的潜在措施之一。美国加州理工学院科学家也正在开展一项具有先锋性的“空间太阳能发电项目”，而且美国海军研究实验室2020年在太空测试了太阳能模块和能量转化系统。此外，中国也在建造自己的空间太阳能发电站。那么，太空中的太阳能发电站将如何运作，能带来哪些好处，又面临哪些挑战呢？优点多多据世界经济论坛网报道，到2050年，全球能源需求预计将增长近50%。位于轨道上的空间太阳能电站一天24小时都可以接收太阳光，因此可以持续发电，这比地球上的太阳能发电系统更具优势——后者只能在白天发电，并且受天气影响。因此，空间太阳能发电可能是帮助满足全球能源部门日益增长的需求和应对全球气温上升的关键。空间太阳能发电需要在太空收集太阳能并将其传送到地球上。为此，空间太阳能发电系统需要一颗太阳能卫星，即一台装有太阳能电池板的巨型航天器。这些电池板可以发电，然后通过高频无线电波将能量无线传输到地球，而一种名为硅整流二极管天线的地面天线将把无线电波转换成电力，再将其传送至电网。前景可期利用漂浮在太空中的巨型太阳能发电站向地球发射大量能量，这听起来像科幻小说——20世纪20年代，俄罗斯科学家康斯坦丁齐奥尔科夫斯基首次提出了这个设想。在很长一段时间里，它成为作家们的灵感来源。1941年著名科幻作家艾萨克阿西莫夫发表的短篇小说《推理》，就描述了这样一个能收集太阳能、并通过微波向行星传递能量的空间站。此后，基于太空的太阳能利用就成为一个长盛不衰的想法，而最近的技术进步使科学家们对其前景更为乐观。这些技术包括轻型太阳能电池、无限能量传输和太空机器人技术等。建造空间太阳能发电站首先需要解决的是太阳能电池板的重量问题，不过，这已经通过开发超轻太阳能电池得到了解决。2017年，美国加州理工学院的研究人员提出了一个模块化发电站的设计，该发电站由数千块超轻型太阳能电池瓦组成。它是迄今为止最轻的集成多功能原型机，能够收集阳光，将其转换成射频电能，然后以受控光束无线传输这种能量。另外，空间太阳能电站基于模块化设计，大量太阳能组件可由机器人在轨道上组装而成。此外，把所有这些组件运入太空难度大、成本高，但像美国太空探索技术公司（SpaceX）这样的公司正在努力改变这种状况，其研制出的“猎鹰”火箭可重复使用，功能更强大的“星舰”火箭也即将进入关键的试飞阶段，有望大大降低空间发电成本。仍有挑战弗雷泽-纳什咨询公司最近的一份报告认为，英国投资100多亿英镑建设空间太阳能电站是可行的。该项目预计将从规模试验开始，2040年建成并投入使用。届时这颗太阳能卫星的直径将达到1.7公里，重约2000吨。地面天线的面积约为87平方公里。据美国消费者新闻与商业频道网站报道，中国正在考虑建设太阳能发电站的计划，包括在2021年至2025年建设中小规模平流层太阳能电站并发电；2025年后开始大规模空间太阳能电站系统相关工作。根据有关专家组论证建议，中国应力争在未来十余年完成空间超高压发电输电及无线能量传输试验验证，实现“2030年开始建设兆瓦级空间太阳能试验电站，2050年前具备建设吉瓦级商业空间太阳能电站的能力”的中、远期目标。但世界经济论坛网的报道指出，即使我们成功建造了一个空间太阳能电站，其运行也面临若干实际挑战，例如太空碎片可能会破坏太阳能电池板。太空碎片是废弃的运载火箭或航天器部件，它们在地球上空数百公里处漂浮，由于太空碎片以25266公里/小时的极快速度在近地轨道上飞行，因此一旦发生碰撞，可能会对卫星或航天器造成严重破坏。另一个问题是，从太阳能卫星向地面传输能量难度很大，科学家们需要提高无线能量传输的效率，按照现有技术，收集到的太阳能只有一小部分可到达地球。

皇明作为世界太阳能产业的领导者，捷锐有幸为其在德州皇明真空管镀膜线补气工程中太阳能集热管镀膜工艺的生产线提供高品质的供气系统，系统性能的稳定性、密封性和安全性为保证其生产品质奠定了坚实的后备保障。 　　该供气系统包括半自动切换特气汇流排、特气控制终端等产品。该系统产品采用特气系列减压器、安全阀、卡套接头、膜片阀等，所有减压器、阀门及管路均经过耐压和泄漏测试。捷锐所有产品的主体材料及其它关键材料均采用进口材料加工，如316L不锈钢，哈氏合金、特种高弹性镍合金、氟塑料、聚酰亚胺、氟橡胶等高性能金属和非金属材料。公司还配备了先进的材料分析仪和材料性能测试设备，从源头实施材料成份、性能及批号的管制，以保证材料统一性和可追溯性。公司拥有几十台CNC数控加工设备，其中有数台从日本进口的超精密加工中心，先进的加工设备为产品品质的一致性提供了坚实的基础。另外对超纯系列产品其生产流程增加了对流道采用挤压研磨和电化学抛光的工艺，避免毛刺和颗粒对检测过程的干扰。同时，我们在制造过程中，还采用法国进口的氦气检测仪对成品进行检漏测试，全面有效保证产品品质。　　 　　关于捷锐 　　捷锐企业(上海)有限公司成立于1993年，专精研发制造高洁净之集中供气系统及流体控制相关零件、组件、系统设备、焊割器具、仪器仪表等。产品主要应用在半导体、气体、化工、医疗、生物科技、核电、航天、食品等行业。厂区内配备欧美最先进的高科技生产设备，并设置中央实验室、检测室及Class 10/100/1000无尘室。GENTEC® 拥有美国40余年的市场、研发及制造经验，提供流体系统整体解决方案，遍布全球的行销服务网络，赢得全球用户的信赖。 　　更多信息，请登录公司网站了解详情：www.gentec.com.cn

p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 南开大学化学学院陈永胜教授领衔的团队在有机太阳能电池领域研究中获突破性进展。他们设计和制备的具有高效、宽光谱吸收特性的叠层有机太阳能电池材料和器件，实现了17.3%的光电转化效率，刷新了目前文献报道的有机/高分子太阳能电池光电转化效率的世界最高纪录。这一最新成果让有机太阳能电池距离产业化更近一步。美国东部时间8月9日下午，介绍该研究的论文在线发表于国际顶级学术期刊《Science》上。 /p p /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/62f3136a-548f-4a98-8fae-d391287a7e56.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: justify " 有机太阳能电池的柔性特征和本工作主要结果 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 有机太阳能电池是解决环境污染、能源危机的有效途径之一，其在质轻、柔软、半透明、可大面积低成本印刷、环境友好等方面都远远优于传统太阳能电池，被认为是具有重大产业前景的新一代绿色能源技术。然而，实现高效率的太阳能电能转化是有机太阳能电池研究的核心难题。而这一难题能否解决也直接决定着有机太阳能电池能否走出实验室、走进人类的实际生产生活。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/243c9699-f8c4-4bb5-89cc-a57b9b15c3bc.jpg" title=" 2.jpg" / /p p /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 近年来，虽然有机太阳能电池研究获得了迅猛发展，实现了14%~15%的光电转化效率，但仍远远落后于其它主要以无机材料(如硅)为主的太阳能电池转化效率。“主要原因在于，有机高分子材料本身较低的载流子迁移率限制了活性层厚度，因此太阳光不能够获得充分和有效的利用。”陈永胜说。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 据介绍，叠层太阳能电池不仅可以克服上述难题，还可以充分发挥有机和高分子材料结构和性质优良的可调性特征，通过叠层电池中前后电池里活性材料互补的光吸收，更有效地利用太阳光，从而实现更高的能量转换效率。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/54c72967-855b-4761-8dbd-15b23150ffa7.jpg" title=" 3.jpg" / /p p /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 陈永胜教授团队与中科院国家纳米科学中心丁黎明教授、华南理工大学叶轩立教授研究团队合作，首先利用半经验模型，从理论上预测了有机太阳能电池实际可以达到的最高效率和理想活性层材料的参数要求。在此基础上，他们以在可见光区域和近红外区域具有良好互补吸收的PBDB-T:F-M和PTB7-Th:O6T-4F:PC71BM分别作为前电池和后电池的活性层材料，采用成本低廉、与工业化生产兼容的溶液加工方法，制备得到了高效的有机太阳能垫层器件，获得了17.3%的验证效率。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 该团队研究人员介绍，依据该工作提出的模型和设计原理，结合有机高分子材料结构的多样性和可调性，通过对材料和器件的进一步优化，非常有望获得和无机材料类似的能量转化效率，从而为有机太阳能电池的产业化提供有力技术支撑。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/3a090dba-e3eb-4db6-9406-053ba9748a44.jpg" title=" 4.jpg" / /p p /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp “依据我们提出的半经验模型预测，有机太阳能电池(垫层)的最高转化效率理论上可以达到20%以上。本次工作中，我们同时也对电池的寿命进行了初步试验，发现166天实验后电池效率仅降低4%。未来，我们将继续设计新的材料，在进一步提高能量转化效率的同时，针对电池寿命问题进行系统的实验，争取让有机太阳能电池早日从实验室走向实际应用。”陈永胜说。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 据了解，该研究得到了科技部、国家自然科学基金委、天津市科委和南开大学的项目支持。 /p p br/ /p

【科学背景】胶体钙钛矿量子点（PeQDs）是一种具有独特性质的材料，因其可调节带隙、多重激子生成以及与薄膜沉积过程解耦的结晶特点，成为了光伏领域的研究热点。然而，PeQD太阳能电池的规模化生产面临着严重挑战，主要是由于其逐层沉积和固态配体交换过程耗时，限制了大面积制造和应用。此外，PeQDs的离子特性使其在极性溶剂中易形成缺陷和发生相变，且表面修饰难以控制，进一步加剧了导电PeQD墨水的制备难度。有鉴于此，苏州大学功能纳米与软物质研究院马万里、袁建宇团队合作开发了一种顺序酰化-配位合成方法，通过在PeQD溶液中添加功能性胺和路易斯碱，成功合成了导电的APbI3 PeQD墨水。这些墨水表现出优异的分散稳定性、较低的陷阱密度和高导电性，并且能够通过一步涂布工艺制备出均匀且强耦合的PeQD薄膜，显著提高了太阳能电池的能量转换效率，为高通量的大面积光伏器件制造提供了新的技术路径。【科学亮点】本文通过多种表征手段深入分析了胶体钙钛矿量子点（PeQD）油墨的性能与结构特征，从而揭示了其在光伏应用中的潜力。首先，研究团队利用动态光散射（DLS）技术评估了PeQD油墨在甲苯中的分散性，结果表明，经过优化的油墨具有良好的分散性，确保了制备过程中量子点的稳定性和均匀性。这一发现为后续的薄膜沉积奠定了基础。针对PeQD薄膜中观察到的缺陷现象，研究团队通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振谱（NMR）进一步探讨了油墨的表面化学性质。结果显示，路易斯碱分子（TPP）与Pb2+的相互作用能够有效钝化表面陷阱，抑制非辐射复合，从而提高了薄膜的稳定性和导电性。这一微观机理的解析揭示了表面钝化在改善量子点性能中的重要作用。在此基础上，研究团队还使用透射电子显微镜（TEM）对沉积后的PeQD薄膜进行了形貌观察。TEM图像显示，沉积的薄膜保持了量子点的原始尺寸和形状，且无明显裂纹和孔洞，这表明采用的一步法沉积技术有效改善了薄膜的结构完整性。此外，掠入射广角X射线散射（GIWAXS）结果揭示了薄膜中晶体结构的有序性，垂直优先取向的(100)晶面有利于载流子的有效传输。这些表征结果共同印证了制备过程中的成功。综上所述，经过DFT模拟、动态光散射、傅里叶变换红外光谱、核磁共振谱和透射电子显微镜等多种表征手段，深入分析了PeQD油墨的表面特性和薄膜结构，挖掘了表面钝化与缺陷修复的关键作用。这些研究成果为新材料的制备提供了重要指导，最终推动了量子点太阳能电池效率的提升，为未来的光伏技术进步奠定了基础。通过这一系列表征，本文展示了如何通过优化材料特性和制造工艺来实现高效能的太阳能电池，为工业化应用提供了新的可能性。【科学图文】图1：稳定PeQD油墨的制备及表面化学表征。图2：FAPbI3 PeQD 墨水沉积和薄膜形态。图3： PeQD 薄膜的光电特性和电导率。图4：FAPbI 3 PeQD 太阳能电池的性能。图5：用于高通量大面积薄膜和光伏的 FAPbI3 PeQD 油墨。【科学结论】本文提出了一种创新的合成方法来解决钙钛矿量子点（PeQD）墨水的制备难题。传统的逐层沉积和固态配体交换方法在大面积印刷中存在效率低和过程复杂的问题，这限制了钙钛矿量子点在光伏领域的应用。本文通过引入顺序酰化-配位合成方法（SACP），结合功能性胺和路易斯碱，成功地制备了导电的APbI3（A = Cs、甲胺（MA）或甲脒（FA））PeQD墨水。这一新方法不仅简化了生产流程，还显著提高了PeQD墨水的分散稳定性和导电性，从而使得一步法涂布工艺成为可能。最终，基于这种墨水的FAPbI3 PeQD太阳能电池实现了16.61%的最高效率，并展示了良好的大面积制造兼容性。这一研究不仅突破了钙钛矿量子点在光伏应用中的制备瓶颈，也为其他领域的高效、低成本材料制造提供了新的思路。原文详情：Zhang, X., Huang, H., Zhao, C. et al. Conductive colloidal perovskite quantum dot inks towards fast printing of solar cells. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01608-5

11月19日，隆基绿能（601012）在第十六届中国新能源国际博览会暨高峰论坛上表示，公司自主研发的硅异质结电池转换效率达到26.81%，并经德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)的最新认证。据了解，新纪录是继2017年日本公司创造单结晶硅电池效率纪录26.7%以来，时隔五年诞生的最新世界纪录，也是光伏史上第一次由中国太阳能科技企业创造的硅电池效率世界纪录。推动光伏产业降本增效“世界太阳能之父”、新南威尔士大学教授马丁.格林11月19日通过视频宣布，隆基绿能26.81%的电池效率是目前全球硅基太阳能电池效率的最高纪录(不分技术路线)。隆基绿能创始人、总裁李振国表示：“提升转换效率、降低度电成本是光伏产业发展的永恒主题。太阳能电池效率是光伏科技创新的灯塔，每一次0.01的突破都充满挑战。尤其是晶硅电池在目前的光伏市场中占比近95%，所以晶硅太阳能电池的极限效率决定了、也展示了光伏技术的发展潜力和光伏产业的发展方向，在整个光伏领域具有重要的意义。”中国科学技术协会党组书记张玉卓表示，此次打破世界纪录在我国光伏产业发展史上具有里程碑意义，这不仅充分彰显了我国光伏企业硅太阳能电池制造的科技实力，也有力提振了我国在更多科技领域走向世界前列的信心和决心。记者了解到，光伏制造业和光伏设备行业的高弹性与高估值很大程度上来源于其降本增效过程中众多颠覆性技术创新带来的价值重塑。HJT(异质结)是未来具有想象力的技术路线，而发电成本则依赖于太阳能电池的光电转换效率。隆基绿能此次公布的硅异质结电池转换效率达到26.81%，将为实现“双碳”目标提供重要科技支撑。近期连续三次刷新世界纪录据了解，此次突破世界纪录的隆基绿能高效晶硅异质结电池研发团队从2021年6月至今，不断打破并刷新原先的硅异质结电池世界纪录，从25.26%提升到26.81%，实现了一年四个月的时间里绝对值增加1.55%。尤其是在一个多月时间内，隆基绿能就分别以26.74%、26.78%、26.81%“连中三元”，刷新硅太阳能电池效率新纪录，再次印证了隆基绿能持续聚焦科技研发，推动产业进步的决心。业内人士表示，这种成熟的技术和全硅片大面积的世界纪录在整个光伏技术开发历史上也是非常罕见的。隆基绿能此次突破硅太阳能电池效率世界纪录也受到了来自国际能源署、全球能源转型委员会、世界可持续发展工商理事会、全球各国行业协会及行业组织等的关注。李振国曾多次表示，惟有依靠科技创新，抓住全球能源变革的机会，以创新驱动增长，才能按计划实现低碳、乃至零碳的跨越式发展，增强全球的气候韧性。光伏科技创新是应对气候变化的有力武器，并会在实现联合国“2030”可持续发展目标过程中发挥关键作用。

太阳能光催化反应可以实现分解水产生氢气、还原二氧化碳产生太阳燃料，是科学领域“圣杯”式的课题，受到全世界关注。虽然在过去半个世纪的光催化研究中，人们已经在光催化剂制备和光催化反应研究方面做出了巨大的努力，但由于光催化反应中光生电荷的分离、转移和参与化学反应的时空复杂性，人们对该过程的基本机制一直不清楚。日前，这个谜团被中国科学院大连化学物理研究所（大连化物所）李灿院士、范峰滔研究员等揭开了。研究人员对光催化剂纳米颗粒的光生电荷转移进行全时空探测，“拍摄”到光生电荷转移演化全时空影像。相关研究成果已于10月12日发表在国际学术期刊《自然》上。研究成果文章的部分作者在实验室合影，从左到右依次为范峰滔、李灿和陈若天中科院大连化物所供图历时二十多年，中国科学家攻破“光催化分解水的核心科学挑战”绿氢是实现工业和交通领域碳中和的主要路径。绿氢从水中来，需要太阳能等可再生资源。据中科院院士李灿介绍，过去几十年，光电解水效率大幅度提升，但整体水平仍然较低。“上世纪70年代，太阳能制氢效率极低，2000年后进展比较快，效率从0.5%发展到当前的1.5%左右。”目前，光催化分解水研究大多集中在筛选光催化材料和优化器件工艺上，光生电荷动力学等研究相对薄弱，重大科学问题尚未解决。“太阳能光催化剂要提高效率，需要优化三个方面的效率，包括捕光、电荷分离和催化转化。其中，电荷分离是最关键、最微观的一步，所以我们优先研究了这个问题。”他说，光催化分解水的核心科学挑战在于如何实现高效的光生电荷的分离和传输。由于这一过程跨越从飞秒到秒、从原子到微米的巨大时空尺度，揭开全过程的微观机制极具挑战性。“20多年来，我们的团队前赴后继，一直致力于解决这一问题。”就医经历为成像研究带来启发范峰滔说，为了开展这项研究，他博士毕业后的研究方向从原来的分子筛合成光谱表征转为光催化成像。最初他比较迷茫，李灿院士在2010年的一次就医经历给他带来了启发。“当时基于血管成像介入手术的启发，李老师（李灿）在病床上打电话和我交流，认为光谱成像方向值得考虑，由此为我指明了方向。”范峰滔研究员在调试表面光电压成像仪器。中科院大连化物所供图经过摸索，范峰滔计划以原子力显微镜、光学和半导体晶面性质为基础开展工作。由于缺少合适的仪器设备，团队开始亲自设计、自主研发。2012年，范峰滔找了一间不到20平方米的房间，和同学们一起搭建设备仪器，并逐步改进实验仪器和方法。据李灿介绍，科研人员通过集成结合多种先进的表征技术和理论模拟，包括时间分辨光发射显微镜（飞秒到纳秒）、瞬态表面光电压光谱（纳秒到微秒）和表面光电压显微镜（微秒到秒）等，像接力赛一样，首次在一个光催化剂颗粒中跟踪电子和空穴到表面反应中心的整个机制。“这为理性设计性能更优的光催化剂提供了新的思路和研究方法。”未来，这个成果有望促进太阳能光催化分解水制取太阳燃料的应用，为人类生产和生活提供清洁、绿色的能源。李灿说，按照经济上的评估，太阳能制氢效率达到5%就可以进行工业化中试，效率如果达到10%，就和最便宜的化石资源制氢成本相近。“通过这么多的积累，太阳能制氢有望在不远的将来取得突破并实现工业化。”

【科学背景】钙钛矿太阳能电池（PSCs）是下一代光伏技术的有力竞争者，因其优异的光电性能和低成本、大规模制造的兼容性，成为了研究热点。然而，PSCs在商业化过程中面临着操作稳定性的问题，这主要归因于钙钛矿薄膜与载流子传输层之间界面缺陷的存在，导致器件性能和稳定性下降。为了解决这一问题，全球范围内的科学家们进行了大量研究，提出了多种改善钙钛矿材料和器件稳定性的方法，如新型材料的引入、加工工艺的优化以及钝化策略的应用。近年来，利用超分子化学中的主–客体络合策略来减少钙钛矿材料中的缺陷浓度，已被证明是提升PSCs光电性能的有效手段。基于此，洛桑联邦理工学院Michael Grä tzel院士课题组的Chenxu Zhao（复旦大学和华北电力大学校友）, Zhiwen Zhou以及复旦大学张鸿教授、华北电力大学Jianxi Yao等科学家提出了一种双主-客体（DHG）络合策略，通过在钙钛矿表面依次引入Cs–冠醚络合物和有机铵盐，以调控其体相和界面特性。研究结果表明，该策略不仅有效钝化了钙钛矿中的缺陷，还显著提升了载流子的提取和传输效率，使器件的光电转换效率（PCE）达到25.89%（认证值为25.53%），并且在连续1050小时光照条件下，保持了96.6%以上的初始PCE。这一研究为提高PSCs的操作稳定性提供了新的解决方案。【科学亮点】1. 实验首次引入了双主客体（DHG）络合策略，用于调控富含FAPbI3的钙钛矿太阳能电池（PSCs）的体相和界面特性。通过这一策略，成功地钝化了钙钛矿薄膜中的缺陷，并提高了载流子的提取和传输效率。2. 实验通过NMR光谱和电光特性表征，验证了DHG策略的有效性。NMR光谱显示，冠醚修饰了铵环境，表明双重处理在分子水平上产生了协同效应。同时，电光特性测试结果显示，DHG处理后的钙钛矿薄膜表现出更低的非辐射载流子复合损失和更高的电荷提取效率。3. 实验结果显示，经过DHG处理的PSCs实现了高达25.89%的光电转换效率（PCE），并且经过1050小时的一倍太阳光照连续操作后，保留了96.6%以上的初始PCE（25.55%），表现出卓越的操作稳定性。【科学图文】图1： 超分子界面设计与表征。图2：表面形态、电势和局部态密度。图3：器件性能和载流子动态表征。【科学启迪】本文通过创新的双主客体（DHG）络合策略，能够有效地调控钙钛矿太阳能电池（PSCs）的体相和界面特性，从而显著提高其光电转换效率和操作稳定性。这一策略不仅成功钝化了材料中的缺陷，减少了非辐射载流子复合损失，还优化了钙钛矿与空穴传输层（HTL）之间的电荷传输，最终实现了高达25.89%的光电转换效率，并在连续1050小时的光照测试中保持了96.6%以上的初始性能。这表明，通过合理设计和应用超分子工程，可以克服现有钙钛矿太阳能电池在稳定性上的关键瓶颈，为实现高效、稳定的下一代光伏技术提供了新思路和技术路径。这一研究成果为未来钙钛矿光伏器件的商业化奠定了坚实基础。参考文献：Zhao, C., Zhou, Z., Almalki, M. et al. Stabilization of highly efficient perovskite solar cells with a tailored supramolecular interface. Nat Commun 15, 7139 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51550-z

测试能力提升40%，UL圣荷西实验室帮助太阳能产品更快投放市场 　　伊利诺伊州诺斯布鲁克2009年7月16日电 /美通社亚洲/ -- 全球产品安全检测和认证领域的领导者 Underwriters Laboratories Inc. (R) (UL)，近日宣布其在美国加州圣荷西的光伏测试实验室完成扩建。扩建后的实验室的测试能力提升超过40%，成为北美地区同类中规模最大、检测范围最全面的太阳能测试实验室。 　　为满足全球日益增长的对新能源相关产品进行测试和认证的需求，UL 在太阳能和其他可替代能源，如风能，以及新的能效和能源存储技术，如 LED 和车用大型电池等领域进行大笔投资，包括新建实验室、标准开发、认证体系和科技攻关研究。 　　除了扩建美国实验室外，今年年初 UL 在我国苏州的实验室正式开业，同时计划2010年在德国和日本建成新的实验室。另外，值得一提的是，最近新扩建的美国加州圣荷西实验室获得了 CBTL 的资质，可以根据全球主要光伏生产和应用国统一认可的协调技术标准之要求提供国际认证服务，帮助厂商更快更便捷地获得全球市场准入。在过去几年，UL 一直是 IECEE 的主要参与者。 　　“预计到2035年，全球太阳能发电量将占全球总电量的10%，我们相信，在这个进程中，安全因素比以往任何时候更需要优先考量，”UL 全球能源事业部总经理 Jeff Smidt 先生表示，“我们承诺为全球提供安全、可靠的可再生能源解决方案，促进新能源的快速发展，而我们圣荷西实验室的扩建和 CBTL 的资质仅是其中的两个实践例子。” 　　圣荷西的光伏卓越技术中心扩建后室面积达到32，000平方英尺(约3，000平方米)。实验室新添了5台特种测试箱，可对各种新的光伏革新技术进行评估，包括晶体硅及薄膜技术、建筑一体化光伏组件 (BIPV) 和聚光型太阳能光伏系统，也可对需认可的零部件进行测试，如光伏连接器和接线盒等。同时，UL 会招募新员工以应对新技术的测试需求。 　　Underwriters Laboratories 简介 　　Underwriters Laboratories (UL) 是一家独立的安全认证机构。一个多世纪以来，UL 为各类产品提供安全检测及制定安规标准。如今，经过 UL 审核的产品、零配件、原材料及体系已超过19,000种类别，平均每年已有200亿个 UL 标志出现在全球多达72,000家制造商生产的产品上。目前，UL 的服务机构已遍布全球，足迹踏遍98个国家，并拥有64所检测实验室。更多信息，请访问 http://www.ul.com/newsroom 。

对于希望在重要科学期刊上发表的钙钛矿太阳能电池研究者来说，某些仪器对于生成高质量、可发表的数据至关重要。以下是列出这些关键仪器的表格：1. 钙钛矿太阳能电池研究的太阳光模拟器1.1 什么是太阳光模拟器？定义：太阳能模拟器是一种人工光源，模拟自然阳光的光谱功率分布、强度和其他特性。它主要用于需要受控且一致的阳光条件的研究和测试环境。类型：有各种类型的太阳能模拟器，如稳态和脉冲型，主要差异在于它们提供光的方式（持续或短暂爆发）。1.2 钙钛矿太阳能电池研究中的重要性测试和特性分析：太阳光模拟器在评估钙钛矿太阳能电池性能中至关重要。他们提供了一个受控环境来测量效率、稳定性和对不同光强的反应等参数。测试的标准化：使用太阳光模拟器确保了太阳能电池在标准化条件下进行测试，使不同研究和实验室之间的结果比较更容易。1.3 钙钛矿电池太阳光模拟器的关键特性光谱匹配：模拟器的光应尽可能接近太阳光谱，因为电池的性能可能会随着不同波长的变化而变化。辐照度水平：精确控制光强是必要的，因为它会影响电池的功率转换效率和其他指标。均匀性：光的均匀分布对于确保一致和可靠的测试结果至关重要。1.4 挑战复制真实的阳光：可复制阳光的所有方面，包括其可变性，是一项挑战。长期稳定性测试：模拟阳光长期暴露的效果需要模拟器的长时间和一致的运行。1.5 在钙钛矿太阳能电池开发中的应用材料优化：研究人员使用太阳能模拟器测试不同钙钛矿组成对阳光的反应。设备工程：这对于测试钙钛矿太阳能电池的整体设计和架构至关重要。寿命和退化研究：理解这些电池在模拟阳光条件下随时间的退化情况。1.6 未来方向增强的模拟技术：正在进行的进步集中在更好的光谱匹配和包括温度和湿度等环境因素。高通量筛选：在自动化测试设置中使用，以快速评估多种钙钛矿配方。总的来说，太阳能模拟器在钙钛矿太阳能电池研究领域是重要的工具，使科学家能够在模拟真实世界阳光暴露的受控条件下，精确评估和优化这些有前途的材料。2. 钙钛矿太阳能电池研究的I-V曲线跟踪仪在钙钛矿太阳能电池研究中应用I-V曲线跟踪仪是评估和理解这些光伏设备性能特性的基本方面。以下是概述：2.1. 何为I-V曲线跟踪仪？定义：I-V (电流-电压) 曲线跟踪仪是一个用来测量光伏电池电气特性的电子仪器。它绘制出在不同条件下电池上的电流 (I) 与电压 (V) 的关系。功能：它提供了一个图形表示，显示太阳能电池的电流输出如何随电压变化。2.2. 在钙钛矿太阳能电池研究中的重要性性能分析：I-V曲线跟踪仪在钙钛矿太阳能电池研究中的主要用途是分析电池的性能。这包括确定参数，如开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、最大功率点和填充因子。效率计算：这些测量对于计算太阳能电池的总体效率至关重要。2.3. 与钙钛矿电池相关的关键特性灵敏度和准确性：由于钙钛矿材料的性质，需要高灵敏度和准确性。动态测试能力：鉴于钙钛矿太阳能电池可能的不稳定性和滞后效应，进行动态I-V测量的能力是需要的。2.4. 挑战和注意事项滞后现象：钙钛矿太阳能电池经常在其I-V曲线中表现出滞后，这可能使得测量和解释其性能变得复杂。环境因素：温度、湿度、光强对钙钛矿太阳能电池I-V特性的影响是一个活跃的研究领域。2.5. 在钙钛矿太阳能电池开发中的应用材料和工艺优化：研究人员使用I-V曲线跟踪仪来测试不同的制造方法、材料和电池结构如何影响电性能。退化研究：通过监测I-V特性随时间的变化，可以研究长期稳定性和在运行条件下的退化。2.6. 进步和未来方向自动化和高通量测试：I-V曲线跟踪技术的进步正在朝向自动化系统发展，允许对多个电池进行高通量测试，加快研发过程。与其他测量技术的整合：将I-V曲线跟踪与其他分析技术，如光致发光或阻抗谱，结合起来，以更全面地理解钙钛矿太阳能电池。在变化环境条件下的实时监控：增强I-V曲线跟踪仪以在变化的光强、温度和湿度等环境条件下监控实时性能，这对于理解钙钛矿太阳能电池在实际条件下的实用性能至关重要。总之，I-V曲线跟踪仪是钙钛矿太阳能电池研究中需要的工具。它为这些电池的电性能和效率提供了关键的见解，帮助研究人员优化材料和工艺，并理解钙钛矿太阳能电池在不同条件下的行为和稳定性。随着钙钛矿太阳能电池背后的技术的发展，I-V曲线跟踪仪在这个激动人心的研究领域中的能力和应用也将随之发展。3. 钙钛矿太阳能电池研究的量子效率测量系统当量子效率（QE）测量系统应用于钙钛矿太阳能电池研究时，是理解和优化这些新型光伏设备的光响应和总体效率的必要工具。以下是其角色和重要性的概述：3.1. 什么是量子效率测量系统？定义：量子效率测量系统是一种用来评估太阳能电池量子效率的仪器。量子效率指的是太阳能电池将光子转化为电子的能力，这对于确定其功率转换效率至关重要。类型：主要有两种 - 内部量子效率 (IQE) 和外部量子效率 (EQE) 测量系统。IQE考虑到电池吸收的光，而EQE测量转化为电子的入射光子的比例。3.2. 在钙钛矿太阳能电池研究中的重要性光响应分析：QE测量提供了关于钙钛矿太阳能电池在不同波长下如何有效地将光转化为电的见解。这对于理解电池在太阳光谱中的性能至关重要。材料和设计优化：通过分析QE数据，研究人员可以优化钙钛矿太阳能电池的材料成分、结构和设计，以提高其效率。3.3. 关键特性和考虑因素光谱范围：广泛的光谱范围对于评估电池在整个太阳光谱中的性能至关重要。准确性和灵敏度：由于钙钛矿电池可能由于其特殊的材料性质而表现出复杂的行为，因此高准确性和灵敏度至关重要。3.4. 钙钛矿电池的QE测量挑战不稳定性和滞后：钙钛矿材料可能表现出不稳定性和滞后效应，这可能影响QE测量的准确性和重复性。环境敏感性：钙钛矿太阳能电池对环境因素如湿度和温度敏感，这可能会影响QE测量。3.5. 在钙钛矿太阳能电池开发中的应用效率基准测试：QE测量是用于将钙钛矿太阳能电池的效率与其他光伏技术进行基准测试的标准方法。损失分析：它有助于识别和量化太阳能电池内部的损失机制，比如非辐射复合损失。层优化：研究人员使用QE数据来优化太阳能电池结构中的各个层，如吸收层、传输层和接触层，以实现更好的光吸收和电子传输。3.6. 进步和未来趋势整合新的测量技术：QE测量系统的进步包括整合其他技术，如时间分辨光致发光，以深入了解载流子的动态。高通量和原位测量：开发更快、更自动化的QE系统，用于高通量筛选材料，以及在制备过程中进行原位实时分析。环境条件模拟：增强QE测量系统的能力，以模拟各种环境条件，使得钙钛矿太阳能电池在实际运行环境中的性能评估更为真实。总之，量子效率测量系统是钙钛矿太阳能电池研究的基础工具。它提供了关于这些电池将光转化为电能的效率的关键见解，指导材料选择、电池设计和工艺优化。随着钙钛矿太阳能电池领域的不断发展，QE测量的作用在推动太阳能电池效率和性能的边界方面仍然至关重要。待续：钙钛矿太阳能电池前8需要仪器：科学期刊发表文章全面指南(中)

编辑：高明审核：chen钙钛矿太阳能电池作为第三代新概念太阳能电池代表，近年来备受关注，这得益于其具备的种种优势，譬如：它采用溶剂工艺，可以在常温下制备，生产成本大大下降；柔性好、可大面积印刷，在光伏产业的应用有着为可观的前景；清洁廉价无限制，可为能源供应难题提供有效方案等等。不仅如此，钙钛矿太阳能电池之所以成为代表，一个更加备受瞩目的优势就在于——它的原料多为液态，可以用来制备大面积柔性电池及设备，在未来或许可以应用于可穿戴智能设备上，边走路边发电！这种在电影中才出现的镜头将来会成为日常，想想是不是就觉得很炫酷呢？但要想实现这一场景，还需解决三个难题，这也是钙钛矿太阳能电池尚未实现规模化商业生产的原因。哪三个问题呢？本次“前沿应用”栏目将带大家一探究竟~短寿之憾我们知道，对于电池来说，一个重要衡量指标就是使用寿命。钙钛矿电池实际生产和应用所面临的困难中，一个重要问题就是它的寿命只有短短数月，远远低于硅基太阳能电池，这也是其实现商业化面临的个问题。钙钛矿电池不够稳定，主要是因为钙钛矿电池对水、热、氧环境度敏感，使得电池结构不稳定，易产生不可逆降解。要延长钙钛矿电池的寿命就要提高稳定性，目前主要有两种方法，一种是采用复合型钙钛矿材料，提高其本身的稳定性，另一种就是找到合适的添加剂物质，来抑制钙钛矿材料的分解。目前关于这方面的研究已经紧锣密鼓地展开。就在今年1月份，欧洲薄膜太阳能电池研究联盟Solliance，TNO，imec和埃因霍温科技大学，就报道了一种采用工业工艺（溅射镀膜，狭缝涂布镀膜，原子层沉积和基于激光的互连）制造的封装钙钛矿太阳能电池模组，该模组经受既定的寿命测试，即耐光性测试，耐湿热测试和热循环测试，具有出色的稳定性。相信未来能有更多的方法能够应用于钙钛矿电池的分解问题解决。图片来源：pixabay效率之痛电池的效率是评价电池性能的另一个重要指标，在过去十年，钙钛矿太阳能电池的效率有不少提升。根据《科学》（Science）今年4月发表的一篇报道，钙钛矿太阳能电池的转换效率已经上升到26.7％，非常接近传统晶体硅太阳能电池的效率。但事实上，钙钛矿太阳能电池的转换效率依然有很大提升空间，这是因为转化过程中，通电的载流子会因为缺陷问题被卡住，从而降低电池效率。那么，什么是载流子寿命呢？它为何成为影响太阳能电池效率的重要指标呢？据HORIBA资深工程师Ben Yang博士介绍，钙钛矿太阳能电池产生的电能来源于电荷的分离、迁移和重组，其中电荷可以扩散多远、游离多久——即载流子寿命，很大程度上就决定了太阳能电池的效率。载流子寿命越长，电池的效率也越高。图片来源：pixabay既然载流子寿命如此重要，那如何提升载流子寿命呢？精确测量是步，通过不断测量找到效率低下的关键问题，进而改进。“荧光寿命测量是一种常用于表征载流子寿命的技术，通过测量电荷重组率，进而标定电池的效率。HORIBA为测量荧光寿命研发了相应的产品。” Ben Yang博士如是说道。DeltaFlex和DeltaPro荧光光谱仪是专门的测量荧光寿命的分析仪器，它们可以监测光收集过程的效率，通过仪器搭配的TCSPC系统，研究人员可以测量重组率。另外，使用HORIBA QuantaMaster™ 、Fluorolog和FluoroMax® 荧光光谱仪，并联合HORIBA-IBH 荧光寿命组件，还可以完成测试钙钛矿材料对不同光吸收的效率。tips：如果您想了解更多荧光光谱仪的解决方案，点击阅读原文提交需求，我们的工程师会尽快联系您~您也可以进入HORIBA微信公众号的图书馆栏目，查看下载更多解决方案。值得庆幸的是，同样是今年4月，《自然》(Nature)杂志发表了一篇论文，介绍了剑桥大学等机构合作成果——钙钛矿材料中影响载流子寿命的“缺陷”根源。相信通过精准的测量和缺陷根源的追溯，载流子的寿命将会一步步提升，钙钛矿电池的效率也会进一步改善图片来源：pixabay量产之难实现商业化后一个攻关的技术点，便是“量产”。要实现大规模生产，就必须将钙钛矿从实验室搬到工厂，这是其终走向市场的关键。然而目前几乎所有高效率的钙钛矿太阳能电池都是用旋涂法制备的，即将钙钛矿材料一般旋涂于金属氧化物骨架上进行制备。然而旋涂法难以沉积大面积、连续的液膜，在实验室中制备，尺寸只有几厘米大小，因此无法满足工业化的高吞吐量与规模化制备的要求。这就成为钙钛矿太阳能电池量产的一个难题。近年来，也出现了一些其他适用于规模化生产的制备方法，像是：刮刀涂布法、电沉积等等，尤其是刮刀涂布法，它的基底温度可控，因此在规模化制备高质量、大晶粒钙钛矿薄膜方法中脱颖而出。更值得欣慰的是由刮刀涂布法制备的钙钛矿太阳电池，效率也能达到20%，十分接近旋涂法制备的器件。未来通过不断地研究，相信它地效率能更进一步。图片来源：pixabay从上文可以看出，尽管短寿之憾、效率之痛、量产之难，这三点是制约钙钛矿太阳能电池快速走向市场的三个问题，但我们仍然对钙钛矿太阳能电池的发展前景抱有大的期待。目前众多公司投资钙钛矿产业就是证明，相信产学研结合的能够解决大规模制备技术的提升，帮助钙钛矿太阳能电池在商业化道路上大步迈进。没有什么不可能，只要我们勇突破！现在不妨设想一下，钙钛矿太阳能电池就在我们的穿戴设备上，比如涂覆在手机表面上，那是怎样的情形呢？我们再也不用担心手机没电了！开心吧？ 免责说明HORIBA Scientific公众号所发布内容（含图片）来源于文章原创作者提供或互联网转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，HORIBA Scientific 发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享，供读者自行参考及评述。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们取得联系，我们会及进行处理。HORIBA Scientific 力求数据严谨准确，如有任何失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。 HORIBA科学仪器事业部HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案，如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术，旗下Jobin Yvon光谱技术品牌创立于1819年，距今已有200年历史。如今，HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的选择，之后我们也将持续专注科研领域，致力于为全球用户提供更好的服务。

法国国家太阳能研究所（INES）在先进光伏太阳能技术的研发、专业技术和培训、电力系统集成以及智能能源管理方面处于世界领先地位。2023年12月，法国国家太阳能研究中心（INES）的CEA 、意大利能源公司ENEL Green Power及其西西里子公司3SUN创造了p-i-n架构（反式）双端子钙钛矿-硅叠层电池的新纪录，该电池在9平方厘米面积上的转换效率为28.4%，并具有阴影校正功能，电池经过欧盟委员会JRC-ESTI认证，其Voc超过1900 mV。2023 年，CEA 和 3SUN 此前在3月和6月分别宣布了在9平方厘米面积实现 26.5% 和 27.1% 的转换效率，同样是p-i-n 架构叠层电池，并带有阴影校正。值得一提的是，国际上大多数发布的效率记录都是针对1平方厘米面积的。而该团队的研究人员专注于在更大的器件面积上追求最佳效率和长期稳定性，以尽早证明工业化的可行性。以下视频介绍了CEA-PSK—SJ 和 PSK/SI 串联稳定性评估平台，为钙钛矿超结和钙钛矿/硅串联太阳能电池的制造、表征、封装、升级和测试提供最先进的设备，布劳恩手套箱在该视频中精彩亮相。

【有机太阳能电池优势与发展潜力】有机太阳能电池因其轻薄灵活的特性,被视为未来可应用于便携式及可穿戴设备的更佳能源选择。但是其能量转化效率一直是技术上的瓶颈。近日,中国科学院包西昌&李永海研究团队发表最新研究成果,三元有机太阳能电池的转化效率已达19%,与传统无机太阳能电池仅有一、两个百分点的差距,被认为是有机太阳能电池商业化的重大突破。＊本文使用Enlitech QE-R设备作为研究。【中国科学院实现转化效率19%突破】研究团队透过添加第三种“客体"材料,以及调整材料结构,大幅提升了三元有机太阳能电池的转化效率。研究人员表示,透过优化客体材料的结晶度和组配位置,可以扩大吸收光谱、提高传输效率并捕捉更多阳光。将客体模块与受体材料结合后,实验室内的转化效率达到19%。【未来商业化应用展望与期待】有机太阳能电池效率的突破性提升,使其商业化应用指日可待。相较于传统无机太阳能模块,有机太阳能的优势在于可印刷和柔性设计,可整合到建筑物或穿戴设备中。一旦量产化,将可大幅降低成本。业界期待有机太阳能电池能扮演绿色可持续能源的关键角色,并加速相关商业化产品的开发。图S1. PM6:LA1太阳能电池的較佳J-V图及相应的EQE曲线。图S19. 較佳二元和三元太阳能电池的EQE图。

近年来，钙钛矿/硅叠层太阳能电池技术飞速发展，其效率已从13.7%发展到如今的33.2%，这得益于其更宽的太阳光谱吸收范围和更高的开路电压输出值。因此，钙钛矿/硅叠层太阳能电池被认为是最有希望从根本上提高光电转换效率并大幅降低太阳能发电成本的新型光伏技术。 　　然而，钙钛矿/硅叠层电池的不稳定性，特别是钙钛矿顶电池的不稳定性，仍然是限制其实际应用的主要障碍之一，通常与钙钛矿薄膜内部的残余应力密切相关。钙钛矿薄膜内部残余应力的存在会显著降低钙钛矿相变、缺陷形成和离子迁移的能垒，并最终加速钙钛矿的降解。因此，如何有效释放钙钛矿薄膜内部的残余应力并获得高效稳定的叠层器件成为关键。 　　近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所所属新能源所硅基太阳能及宽禁带半导体团队在叶继春研究员的带领下，在前期晶体硅和钙钛矿太阳电池研究的基础上(Adv. Sci. 2021, 8, 2003245 J. Mater. Chem. A 2021, 9, 12009 Energy Environ. Sci. 2021, 14, 6406 Adv. Funct. Mater. 2021, 32, 2110698 Nano Energy 2022, 100, 107529 Joule 2022, 6 , 2644 ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 52223 Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2203006 J. Mater. Chem. A, 2023,11, 6556 Nat. Commun. 2023, 14, 2166)，在高效钙钛矿/硅叠层电池领域取得了新的进展。 　　该团队提出一种基于表面重构的钙钛矿/硅叠层太阳能电池，认证效率达到29.3%(稳态效率29.0%)，是目前报道的基于遂穿氧钝化接触(TOPCon)电池的最高效率之一。 　　在该工作中，研究人员将正丁基碘化胺(BAI)溶于二甲基甲酰胺(DMF)和异丙醇(IPA)的混合溶剂中，并用于表面后处理。这种方法不仅可以实现BA离子在钙钛矿表面全面的A位替换，还能促进BA离子向钙钛矿薄膜内部的深扩散。在不影响薄膜质量的前提下，实现了钙钛矿薄膜表面和内部残余应力的同时释放。经过应力释放的薄膜表现出更少的缺陷态、更弱的离子迁移和更好的能级排列等优点，制得的单结电池和叠层电池分别获得21.8%和29.3%的效率，并展现出良好的热、湿、光照和运行稳定性。该工作促进了高效稳定的钙钛矿基太阳电池应变工程发展，并为未来的应用和部署提供了参考。 　　相关成果以“Surface Reconstruction for Efficient and Stable Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells with Greatly Suppressed Residual Strain”为题发表于Advanced Materials(DOI:10.1002/adma.202211962)上。2020级直博生李鑫为第一作者，应智琴博士后、杨熹副研究员和叶继春研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(Grant No. 62204245)和浙江省重点研发计划(Grant No. 2022C01215)等项目的支持。基于钙钛矿表面重构的两端口钙钛矿/硅叠层太阳电池

助力本地太阳能电池厂商，电池片检测无需远渡重洋 　　上海2012年5月7日电 /美通社亚洲/ -- 全球领先的第三方检验、检测及认证技术服务提供商德国莱茵 TUV 集团日前宣布在中国推出太阳能电池检测业务，这是迄今唯一在中国本土提供太阳能电池片标定检测的国际第三方检测机构。　　 德国莱茵 TUV 太阳能电池检测实验室 　　中国不仅是目前全球最大的太阳能组件生产商，同时也是世界最大的晶硅太阳能电池制造基地，内地及台湾的晶硅太阳能电池产量占据全球的60%。晶硅太阳能电池是太阳能组件的重要组成部分，其性能的优劣和使用寿命将直接影响组件的性能并最终影响太阳能电站的性能。而在太阳能电池的研发、生产过程中，精确测试电池片的各项参数就显得尤为重要，其参数特性也是光伏产品加工工艺调整和技术革新的重要依据。之前所有权威的电池片标定机构都在国外，内地及台湾的电池片生产厂家往往需要诉诸海外权威机构来寻求电池的标定检测，其服务周期长，且在运输过程中极易造成样品的损坏。为满足广大电池厂商的需求，更好地服务本地客户，德国莱茵 TUV 适时推出了面向电池片生产厂家和买家的电池片标定服务。 　　中国不仅是目前全球最大的太阳能组件生产商，同时也是世界最大的晶硅太阳能电池制造基地，内地及台湾的晶硅太阳能电池产量占据全球的60%。 　　德国莱茵 TUV 能提供电池片在标准测试条件下的电参数特性、电池片的光谱响应测试等服务。测试能力上配备国际领先的设备及经验丰富的外籍专家，测试精度在全球同类实验室中处于领先地位。实验室可以为客户度身定制测试方案，提供准确详尽的测试报告，为电池厂商在竞争中彰显优势，顺利挺进国际市场。 　　“让客户享受我们本地化的快捷服务与专业技术支持，节省生产链环节的时间及资金投入，缩短产品交付周期，保证太阳能产品的最终品质，最终使中国的太阳能电池厂商在国际市场立于不败之地，是我们在中国投资此项太阳能电池检测业务的初衷。”德国莱茵 TUV 太阳能及燃料电池技术大中华区总监唐妩丽说道。她继续强调：“莱茵的光伏专家正与当地的光伏行业一起克服技术上的挑战，全力支持光伏技术的进一步发展，我们坚信在不久的将来光伏仍将成为主要能源之一。” 　　作为世界领先的太阳能产业测试服务提供商，光伏仍是德国莱茵 TUV 集团的重要业务。公司早在1995年开始实验室规模的太阳能电池组件的技术测试。目前德国莱茵 TUV 集团在全球太阳能产业的专家网络有七个实验室、250位专家。作为太阳能电池组件的测试和认证的全球市场领导者，德国莱茵 TUV 集团经营测试实验室，分别位于班加罗尔(印度)，庆(韩国)，科隆(德国)，上海(中国大陆)和台中(台湾)，以及在 TUV 莱茵 PTL 的坦佩(美国)，横滨(日本)。在世界各地，约500家光伏组件制造商是独立的测试服务供应商德国莱茵 TUV 集团的客户。 　　关于德国莱茵 TUV 大中华区 　　德国莱茵 TUV 集团作为国际知名的独立第三方检验、检测和认证机构，拥有140年的经验，在全球五大洲 61 个国家设有 500 家分支机构，全球员工数超过 16,000，能提供全球客户所需的专业服务支持。德国莱茵TUV大中华区员工约 3,000 人，服务范围包含工业及能源服务、电子电气产品测试、通讯测试、消费品测试、人体工学评估、交通服务、轨道系统安全、食品安全、管理体系等检验认证服务。德国莱茵 TUV 向来以严谨高质量的测试认证服务著称，并以公正独立的角度提供各项专业评估，为当地企业提供符合安全、质量以及环保的优质服务和解决方案。www.tuv.com

2010年11月18日至11月20日第十一届中国太阳能光伏会议暨展览会在南京隆重召开。此次展会由中国可再生能源学会光伏专委会主办，江苏省光伏产业协会 协办，是我国最具权威的太阳能光伏会议和展览会之一。展会以交流新技术、展示新成果为主旨，目的在于推动太阳能行业达到更高更新的技术水平 来自国内的近100家参展厂商纷纷展出其在太阳能行业的新产品和新技术。同时也是国内太阳能行业的知名企业的一次交流盛会。美国TA仪器携其全面的太阳能解决方案在展会受到众多来宾的关注。 美国TA仪器的太阳能解决方案最有效和可靠地解决了太阳能组件厂商在生产和测试中碰到的问题：它可以： 1.DSC技术替代传统二甲苯方法测试EVA交联度，时间短， 成本低 2.有效地 解决背板变形问题 3 提供25年材料稳定的预测判定 4 准确的评估银浆、铝浆的印刷性能 5 优化EVA封装工艺 6 测试硅碇的纯度和结晶 美国TA仪器的太阳能解决方案在在众多方面突破了太阳能行业的传统方法，可以说在太阳能行业掀起了一场技术革命。所以几乎所有的组件厂商都表示出了极大的兴趣，他们纷纷表示出想要和美国TA仪器合作的意愿。美国TA仪器也希望通过和太阳能企业的合作， 帮助他们更快的提高产品的效率及可靠性。

2010年6月7日电 尚德电力控股有限公司今天宣布， 尚德光伏产品检验实验室近日参加并通过北京鉴衡认证中心授权的总共27个测试项目，涵盖 IEC61215:2005全部18个测试项目、IEC 61730-2:2004 9个测试项目(除燃烧实验外的全部组件测试项目)，由此而获得北京鉴衡认证中心太阳能光伏产品金太阳认证认可。北京鉴衡认证中心万琳副主任说：“尚德公司是国际领先的光伏龙头企业，产品在国内外有着广泛的应用和良好的声誉。鉴衡认证中心是中国光伏产品认证的权威机构和倡导者，通过认可企业的实验室，可以极大地帮助企业缩短认证周期，节省认证费用 同时也将促进双方在产品质量保证、检测技术交流、实验室管理等领域的广泛合作，达到共同促进光伏产业健康可持续发展的目的。” 　　尚德公司副总裁张光春先生表示：“我们非常高兴能成为鉴衡认证中心认可工厂实验室，鉴衡认证中心是国内光伏产品认证和检测的领跑者，此次合作，有助于促进我们实验室的不断进步，同时也缩短了产品的认证周期。一直以来，尚德始终把产品质量放在首位，对实验室的建设非常重视，投入也很大，并在今年2月获得了中国合格评定国家认可委员会(CNAS)的国家实验室认可，成为国内得到认可项目最多、最全的企业光伏实验室，这标志着尚德光伏产品检验实验室具备了世界一流的管理水平和检测技术能力，确保了实验数据的准确性、可靠性和公正性。我们将不断加强和扩大与鉴衡认证及其他一些著名的国际认证机构合作，确保把具备世界一流品质的产品交给我们每一个客户。” 　　尚德光伏产品检验实验室致力于开展与国内外知名测试认证机构的合作，在2009年06月，获得了 UL 授予的中国光伏行业第一个 WTDP(Witness test Data Program)证书 在2009年12月，获得 VDE 授予的 TDAP(Test Data Acceptance Program)证书，成为亚洲首个获得 VDE 认可的目击光伏测试实验室，并在2010年2月荣获中国合格评定国家认可委员会(CNAS)国家实验室认可证书。此次获得北京鉴衡认证中心太阳能光伏产品金太阳认证认可工厂实验室，意味着尚德生产的新型号组件产品在国内外市场的认证周期将会大幅度的缩减，这有助于尚德的组件更快的投放市场，并在竞争中获得先机。 　　关于鉴衡认证中心 　　鉴衡认证中心(China General Certification Center)是由中国家认证认可监督管理委员会(CNCA)2003年批准成立，由中国计量科学研究院组建，致力于可再生能源产品认证、检测等技术服务的专业机构，是我国第一家开展太阳能光伏、光热产品认证的机构，是目前我国光伏行业制订认证技术规范最多、技术能力最强、认证范围覆盖领域最广的专业可再生能源认证机构，也是唯一合法拥有“金太阳”认证标志知识产权的认证机构。 　　关于尚德电力控股有限公司 　　尚德电力控股有限公司是全球领先的太阳能光伏企业，公司专业从事晶体硅太阳能电池、组件，硅薄膜太阳能电池、光伏发电系统和光伏建筑一体化(BIPV)产品的研发、制造与销售。2009年，尚德电力实现晶体硅太阳能电池、组件产能达1100兆瓦，全年组件出货量达704兆瓦，是全球最大的晶体硅太阳能电池、组件生产商。其自主设计、研发、生产和销售高质、高产、价优、环保的太阳能产品，被广泛应用于住宅、商用建筑、工业和公共设施等领域。尚德电力在全球设有三大区域总部，分别位于中国、瑞士和旧金山，在中国拥有无锡、上海、洛阳、青海四大生产基地。尚德电力积极致力于改善人类的生活环境，并通过研发先进的太阳能解决方案实现可持续性发展。 　　尚德光伏产品检验实验室是尚德公司下设的专业从事太阳能光伏组件检测的独立测试机构，严格按照 ISO/IEC17025:2005《检测和校准实验室能力的通用要求》(CNAS-CL01《检测和校准实验室能力认可准则》)的要求，逐步建立了完善的质量管理体系，规范管理和运作。经过不断努力，已经成长为世界一流，国内最大，技术顶尖的光伏组件检测实验室。实验室分室内和室外两部分，室内面积1800平方米，室外面积7000平方米，下设性能检测室、安全检测室和环境检测室三个专业检测室，引进国内外先进仪器设备30余台，拥有包括脉冲及稳态太阳模拟器、多台步入式环境实验箱、机械载荷、冰雹测试机，EL(电致发光)及高精度红外相机等尖端检测设备，能够检测和评估光伏组件质量和性能方面的所有指标。同时拥有一批高素质的、富有经验和专业知识背景的技朮团队。

材料是社会进步的重要物质条件，半导体产业近年来已成为材料产业中备受瞩目的焦点。从沙子到晶片直至元器件的制造和创新，都需要应用不同的表征与检测方法去了解其特殊的物理化学性能，从而为生产工艺的改进提供科学依据。仪器信息网策划了“半导体检测”专题，特别邀请到布鲁克光谱中国区总经理赵跃就此专题发表看法。布鲁克光谱中国区总经理 赵跃赵跃先生拥有超过20年科学分析仪器领域丰富的从业经历，先后服务于四家跨国企业，对于科学分析仪器以及材料研发行业具有深刻理解，促进了快速引进国外先进技术服务于中国的科研创新和产业升级。2020年9月，习近平主席在第75届联合国大会上，明确提出中国力争在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”的目标。“双碳”目标的直接指向是改变能源结构，即从主要依靠化石能源的能源体系，向零碳的风力、光伏和水电转换。加快能源结构调整，大力发展光伏等新能源是实现“碳达峰、碳中和”目标的必然选择。目前，光伏产业已成为我国少有的形成国际竞争优势、并有望率先成为高质量发展典范的战略性新兴产业，也是推动我国能源变革的重要引擎。太阳能光伏是通过光生伏特效应直接利用太阳能的绿色能源技术。2021年，全球晶硅光伏电池产能达到423.5GW，同比增长69.8%；总产量达到223.9GW，同比增长37%。中国大陆电池产能继续领跑全球，达到360.6GW，占全球产能的85.1%；总产量达到197.9GW，占全球总产量的88.4%。截止到2021年底，我国光伏装机量为3.1亿千瓦时。据全球能源互联网发展合作组织预测，到2030、2050、2060年我国光伏装机量将分别达到10、32.7、35.51亿千瓦时，到2060年光伏的装机量将是今天的10倍以上。从发电量来看，虽然其发电容量仍只占人类用电总量的很小一部分，不过，从2004年开始，接入电网的光伏发电量以年均60%的速度增长，是当前发展速度最快的能源。2021年我国光伏发电量3259亿千瓦时，同比增长25.1％，全年光伏发电量占总发电量比重达4％。预计到2030年，我国火力发电将从目前的49%下降至28%，光伏发电将上升至27%。预计2030年之后，光伏将超越火电成为所有能源发电中最重要的能源，光伏新能源作为一种可持续能源替代方式，经过几十年发展已经形成相对成熟且有竞争力的产业链。在整个光伏产业链中，上游以晶体硅原料的采集和硅棒、硅锭、硅片的加工制作为主；产业链中游是光伏电池和光伏组件的制作，包括电池片、封装EVA胶膜、玻璃、背板、接线盒、逆变器、太阳能边框及其组合而成的太阳能电池组件、安装系统支架；产业链下游则是光伏电站系统的集成和运营。硅料是光伏行业中最上游的产业，是光伏电池组件所使用硅片的原材料，其市场占有率在90%以上，而且在今后相当长一段时期也依然是光伏电池的主流材料。在2011年以前，多晶硅料制备技术一直掌握在美、德、日、韩等国外厂商手中，国内企业主要依赖进口。近几年随着国内多晶硅料厂商在技术及工艺上取得突破，国外厂商对多晶硅料的垄断局面被打破。我国多晶硅料生产能力不断提高，综合能耗不断下降，生产管理和成本控制已达全球领先水平。2021年，全球多晶硅总产量64.2万吨，其中中国多晶硅产量50.5万吨，约占全球总产品的79%。全球前十硅料生产企业中中国有7家，世界多晶硅料生产中心已移至中国，我国多晶硅料自给率大幅提升。与此同时，在多晶硅直接下游硅片生产中，因单晶硅片纯度更高，转化效率更高， 消费占比也不断走高，至 2020 年，单晶硅片占比已达 90%的水平。用于光伏生产的太阳能级多晶硅料一般纯度在6N～9N之间。无论对于上游的硅料生产，还是单晶硅片、多晶硅片生产，硅中氧含量、碳含量、III族、V族施主、受主元素含量、氮含量测量是硅材料界非常重要的课题，直接影响硅片电学性能。故准确测试上游硅料、单晶硅片中相应杂质元素含量显得尤为必要、重要。在过去的十几年中，ASTM International（前身为美国材料与试验协会）已经对上述杂质元素的定量分析方法提出了国际普遍通行的标准，其中，分子振动光谱学方法因其相对低廉的设备成本、快速、无损、高灵敏度的测试过程，以及较低的检测下限，倍受业内从事品质控制的机构和组织的青睐。值得一提的是，我国也在近几年陆续制定和出台了多个以分子振动光谱学为品控方法的相关行业标准 （见附录）。这标志着我国硅料生产与品控规范进入了更成熟、更完善、更科学、更自主的新阶段。德国布鲁克集团，作为分子振动光谱仪器领域的领军企业，几十年来坚持为工业生产和科学研究提供先进方法学的助力。由布鲁克光谱（Bruker Optics）研发制造的CryoSAS全自动、高灵敏度低温硅分析系统，基于傅立叶变换红外光谱技术，专为工业环境使用而设计。顺应ASTM及我国相关标准中的测试要求，此系统可以室温和低温下（＜15K）工作，通过测试中/远红外波段（1250-250cm-1）硅单晶红外吸收光谱（此波段红外吸光光谱涵盖了硅晶体中间隙氧，代位碳，III-V族施主、受主元素以及氮氧复合体吸收谱带。），可以直接或间接计算出相应杂质元素含量值。检测下限可低至ppta(施主，受主杂质)和ppba量级(代位碳，间隙氧)，很好地满足了上游硅料品控的要求，为中游光伏电池和光伏组件的制作打下了扎实的原料品质基础。随着硅晶原料产能的逐年提高，布鲁克公司的 CryoSAS仪器作为光伏产业链上游的重要品控工具之一，已在全球硅料制造业中达到了极高的保有量。随着需求的提升，电子级硅的生产需求也在持续增加。布鲁克公司红外光谱技术也有成熟的方案和设备，目前国内已有多个用户采用并取得了良好的效果。低温下(~12 K)，硅中碳测试结果（上图），硅中硼、磷测试结果（下图）附录：产品国家标准：《GB/T 25074 太阳能级多晶硅》《GB/T 25076 太阳能电池用硅单晶》测试方法国家标准：《GB/T 1557 硅晶体中间隙氧含量的红外吸收测量方法》《GB/T 1558 硅中代位碳原子含量红外吸收测量方法》《GB/T 35306 硅单晶中碳、氧含量的测定 低温傅立叶变换红外光谱法》《GB/T 24581 硅单晶中III、V族杂质含量的测定 低温傅立叶变换红外光谱法》（布鲁克光谱 供稿）