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近期，太陽能行業(yè)的先進(jìn)電池技術(shù)大部分來自于各國鈣鈦礦太陽電池研究團(tuán)隊(duì)，他們從不同方面展示了鈣鈦礦電池領(lǐng)域的最新突破與相關(guān)進(jìn)展，讓人們看到了這一領(lǐng)域的科研活躍程度與希望。

而組件方面，來自BIPV與透明組件方面的消息時(shí)有傳來，共同的目的是為了讓太陽能更貼近人們生活。與此同時(shí)，行業(yè)科研人員都在著手“個(gè)性化能源”概念，讓我們看到了太陽能應(yīng)用的更多可能。

更高光吸收率，新型BIPV組件封裝設(shè)計(jì)

最近，西班牙馬拉加大學(xué)(UMA)的一個(gè)科研小組開發(fā)出一種用于建筑一體化光伏應(yīng)用的光伏組件，在不損失效率和耐久性的前提下實(shí)現(xiàn)了更高的光吸收率。

據(jù)了解，組件以一種新穎的封裝設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，其顏色與以往有所不同，能更容易地與建筑物集成一體。這種技術(shù)由位于組件正面的抗反射玻璃和后側(cè)表面的黑色背板組成。

研究共同作者M(jìn)aría Cruz López表示，“我們對多種不同的材料進(jìn)行了測試，最后我們驗(yàn)證出抗反射玻璃與已被行業(yè)所采用的基于黑色聚合物的背板的組合是高效且耐用的。”她還補(bǔ)充說，新型面板已通過了所有標(biāo)準(zhǔn)的耐久性測試。

該研究以《用于光伏建筑一體化且不產(chǎn)生負(fù)面性能影響的光伏組件設(shè)計(jì)》為題發(fā)表在《應(yīng)用能源》期刊(Applied Energy)上。

新型無鉛鈣鈦礦材料，擴(kuò)大光伏應(yīng)用場景

近日，來自中英聯(lián)合科學(xué)團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)新研究揭示了一種更加安全、環(huán)保的新材料方案，其不僅能夠從室內(nèi)照明中獲取能量，還有相當(dāng)驚人的效率。

這項(xiàng)研究的重點(diǎn)，在于找到受鈣鈦礦啟發(fā)、可用于下一代太陽能光伏組件的新型無鉛材料（PIMs）。其具有與鹵化鉛鈣鈦礦相似的典型結(jié)構(gòu)，但不含相同的有毒成分，因而能夠做到更加環(huán)保且安全。為此付出的代價(jià)，通常是難以達(dá)成相同的光能吸收效率。

研究人員指出，該 PIM 材料在陽光下的效率約為 1%，但在室內(nèi)照明條件下的效率高達(dá) 5% 。盡管與某些室內(nèi)鈣鈦礦光伏組件的效率還有很大差距，但絲毫不遜于目前的室內(nèi)光伏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

研究合著者，來自倫敦帝國理工學(xué)院的 Robert Hoye 博士表示：“通過吸收家中或建筑物常見燈具發(fā)出的光線，這些材料可將光再轉(zhuǎn)為電能，且效率已達(dá)商業(yè)應(yīng)用的水平”。

展望未來，這項(xiàng)技術(shù)還有望為可穿戴設(shè)備、醫(yī)療保健監(jiān)測、智能家居、以及智能城市等無電池設(shè)備供電，擴(kuò)大光伏應(yīng)用場景。

韓國開發(fā)透明太陽電池，利用不可見光

為了讓太陽能走近人們生活，行業(yè)科研人員都開始考慮“個(gè)性化能源”概念，如將太陽電池納入窗戶、車輛、手機(jī)屏幕和其它日常用品。要做到這一點(diǎn)，太陽電池板的方便性和透明度非常重要。

最近，韓國仁川國立大學(xué)(Incheon National University)研究人員提出一種基于金屬氧化物的TPV設(shè)備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在兩個(gè)透明金屬氧化物半導(dǎo)體之間插入一層非常薄的硅，以開發(fā)高效TPV設(shè)備。

簡單理解，即傳統(tǒng)太陽能電池的透明版本。與傳統(tǒng)深色、不透明太陽電池(吸收可見光)不同，TPV可以利用紫外線中的“不可見”光。

研究負(fù)責(zé)人Joondong Kim教授表示：“我們的目標(biāo)是通過在氧化鋅和氧化鎳之間嵌入一層非晶態(tài)硅超薄膜，制造出一種高功率透明太陽能電池。”

這項(xiàng)設(shè)計(jì)主要有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，允許使用波長更長的光；其次，可以有效收集光子；第三，帶電粒子能更快地傳輸?shù)诫姌O。此外，即使在陰天或雨天等光線不足的情況下，也有可能產(chǎn)生電能?？茖W(xué)家們利用該裝置來操作一個(gè)風(fēng)扇的直流電機(jī)，從而進(jìn)一步證實(shí)其發(fā)電能力。

研究小組認(rèn)為，這一設(shè)計(jì)有望在現(xiàn)實(shí)生活中盡快得到應(yīng)用。Kim教授表示：“我們希望將我們的TPV設(shè)計(jì)應(yīng)用于各種材料，如玻璃建筑物，以及電動(dòng)汽車、智能手機(jī)和傳感器等移動(dòng)設(shè)備。”

24.2%！大面積鈣鈦礦太陽電池世界記錄效率

近日，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院譚海仁教授課題組在大面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池上獲得新突破。

經(jīng)日本電氣安全和環(huán)境技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(JET)權(quán)威認(rèn)證，穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)24.2%，首次將全鈣鈦礦疊層電池寫進(jìn)太陽能效率世界記錄表《Solar cell efficiency tables》，為目前大面積鈣鈦礦太陽能電池的世界記錄效率，這也是我國疊層太陽能電池成果首次被《Solar cell efficiency tables》收錄。

實(shí)驗(yàn)室測試大面積疊層電池的效率從22.7%提高到24.7%，并且獲得的小面積疊層電池的效率高達(dá)25.6%。

為了證明本工作提出的原理和技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大面積的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，團(tuán)隊(duì)成員還制備了單個(gè)電池面積達(dá)12cm2的疊層電池，器件轉(zhuǎn)換效率高達(dá)21.4%，是目前面積大于10cm2的鈣鈦礦電池中，首次報(bào)道效率突破20%的結(jié)果，展示了本工作提出的疊層器件結(jié)構(gòu)和制備技術(shù)具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。

槽膜涂布工藝，讓鈣鈦礦太陽電池從實(shí)驗(yàn)室走向市場

高性能的鈣鈦礦太陽電池是通過一種適合卷對卷生產(chǎn)的液態(tài)工藝制成的。先進(jìn)的油墨配方可能是將鈣鈦礦太陽電池(PSC)從實(shí)驗(yàn)室的英雄變成商業(yè)上成功產(chǎn)品的關(guān)鍵。

阿卜杜拉國王科技大學(xué)(KAUST)的研究人員開發(fā)出一種為大規(guī)模制造而設(shè)計(jì)的鈣鈦礦墨水，稱為槽模涂布，可以生產(chǎn)出能高效捕獲太陽能的鈣鈦礦電池。

該油墨還可以涂覆到硅上，制造出鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽電池，捕獲更多的太陽能量。實(shí)驗(yàn)室制造的PSC通常是通過旋涂法制造的，這不適合大規(guī)模制造。相比之下，槽模涂層是一種工業(yè)上使用了近70年的制造技術(shù)。

"該過程涉及連續(xù)和精確地迫使油墨通過一個(gè)狹窄的縫，該狹縫在基材上移動(dòng)以形成連續(xù)的薄膜。"實(shí)驗(yàn)室博士后Anand Subbiah說，"這種高通量技術(shù)將允許卷對卷制造，類似于印刷報(bào)紙。"

美國ORNL實(shí)驗(yàn)室：熱載體太陽電池理論效率可達(dá)66%！

美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室和田納西大學(xué)的一個(gè)研究小組聲稱，他們已經(jīng)研發(fā)出一種可令傳播熱的聲波變慢的工藝，這種工藝有助于提高熱載體太陽電池的效率。

與傳統(tǒng)太陽電池相比，熱載體太陽電池能更有效的將太陽光轉(zhuǎn)化為電能，可在光生載流子的能量轉(zhuǎn)化為熱能之前對其加以利用。

研究人員解釋稱，當(dāng)陽光照射在太陽電池的吸收材料上時(shí)，光子會(huì)在吸收材料上產(chǎn)生電荷載體電子和孔。在失去能量之前，熱載體太陽電池可以迅速將電荷載體的能量轉(zhuǎn)化為電力。熱載體太陽電池的效率可以達(dá)到傳統(tǒng)太陽電池的兩倍，然而，熱損失是熱載體太陽電池面臨的障礙。

研究人員改變了光伏材料中的氫原子質(zhì)量以控制熱傳輸和電荷載體冷卻時(shí)間。這種增加電荷載體壽命的工藝是提高熱載體太陽電池功率轉(zhuǎn)換效率的新策略。

研究報(bào)告顯示，熱載體太陽電池的理論功率轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到約66%。相比之下，截至2020年，傳統(tǒng)過氧化物太陽電池的功率轉(zhuǎn)換效率為逾25%。

原標(biāo)題：太陽能行業(yè)最新“牛逼”前沿電池、組件技術(shù)縱覽