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世界最高效大面积钙钛矿太阳能电池是什么?|2015中国科技新星评选

2015年是中国学术圈明星灿烂和捷报频传的一年。有屠呦呦获得本土首个诺贝尔科学奖的,也有王芳大亚湾中微子波动获得基础物理学突破奖的悲伤。还有对施一公分析切割体三维结构的期待,以及古代脊椎动物和古代人类研究所湖南道县在8 ~ 12万年间发现47个人类牙齿化石的启蒙。

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更令人鼓舞的是,2015年,中国学术圈也培养出了很多优秀的青年科学家,像引人注目的新星一样升起,取得了辉煌的成绩。为了促进对宽广的Perob Skyte太阳能电池的世界记录和硫化氢高温超导体的准确预测、人类胚胎基因编辑的首次顺利、Obermizer的开创性发现、青年学者的交流、合作、创造力、变化,促进科学技术的宣传、普及、传播和转换,我们在收集各领域专家学者意见的基础上,从2015年开始取得优异成绩,低迷华中科技大学武汉光电国家研究所天威副教授在接受日本国立物质和材料研究院(NIMS)采访时,在钙钛矿薄膜太阳能电池研究领域取得了最重要的进展。以P-i-N反转平面结构为基础,优化界面工程,全面解决了钙钛矿太阳能电池效率、延迟现象、装置稳定性、大面积装置均匀分布和一致性等最重要问题。

第一次,国际权威太阳能电池认证机构3354“日本产业技术综合研究所(AIST)”证书顺利。关于最近成果的论文于月末2015年11月在科学上公开。论文通讯作家是NIMS韩礼元教授和瑞士联邦理工大学Michael Gratzel教授。太阳能取之不尽,洗手,大规模利用可再生太阳能,是优化能源消费结构、增加环境污染、增加全球温室效应的根本。

目前市场化的光伏技术还包括第一代晶体硅太阳能电池、第二代CIGS和CdTe薄膜太阳能电池,每年都以30%的速度快速增长,但总装机发电量仍然不到全球总能耗的1%。寻找下一代更便宜、更高效的光伏技术是太阳能利用的永恒命题,关乎未来太阳能将取代化石能源多少。钙钛矿太阳能电池是近3年来经常出现的光伏技术,效率记录正在迅速增长。

目前KRICT报道的钙钛矿太阳能电池的效率超过20.1%,与其他类型新概念太阳能电池相比,与发展了数十年的CIGS等薄膜九州彩票官网太阳能电池非常优秀,预计今后也不会有明显的增长空间。听取了美国可再生能源研究所(NREL)编制的最近效率记录表(图1)。图1。

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多年来,不仅有多种类型的太阳能电池效率记录(NREL编纂),还有卤化物钙钛矿材料AMX3(A=CH3NH3,NH2-CH=NH2,Cs等);M=Pb2、Sn2、Ge2、Co2、Fe2、Mn2、Cu2、Ni2、Bi3等:X=CL、BR、I等)原料丰富,成本低廉,光电性好。但是,尽管有悲观的预测,但在钙钛矿太阳能电池南北商业化的路上,还剩下几朵乌云。 美国可再生能源研究所光伏认证中心负责人Keith Emery博士和澳大利亚新南威尔士大学Martin Green教授今年年初公开表示,(1)钙钛矿太阳能电池中普遍存在稳定性问题,导致很多电池在测试过程中再次分裂,很多文献报道的钙钛矿电池效率没有通过第三方证书,因此对真实性有推测。

(2)钙钛矿太阳能电池通常有延迟现象。也就是说,IV测试的正负清洗测量结果没有明显的差异。

很多论文可能只有报道其中一种扫描方式才是被低估的实验结果。Keith Emery和Martin Green领导着国际上最权威的太阳能电池认证中心,对钙钛矿太阳能电池的负面意见指出,原来的钙钛矿电池技术可能没有被严重遗漏。这可能是到目前为止,除了Newport的证明文件的小面积(0.1cm2)钙钛矿太阳能电池外,获得证书数据的原因。

据悉,日本AIST(5个国际权威认证中心之一)检测出多个研究单位检查的钙钛矿太阳能电池,得到的零部件性能和基于实验室扣除数据的预测值差异较小。这也是我们在AIST证书顺利获得大面积(1cm2)钙钛矿电池15%效率之前,权威的《Solar cell efficiencytables (Version 46)》中钙钛矿太阳能电池丢失的原因。通过测试数以万计的IV曲线,比较一些最罕见的钙钛矿太阳能电池结构后,找到P-i-N反平面结构电池,可以避免延迟效应。电池结构如图2的右图所示。

我们实施光滑的接口工程,用柔软、低传导、可调的轻混合型武器接口材料,在电极附近分别提取电子和空穴,在大面积范围内防止接口损失。这样做的结果是:(1)该电池展示了迄今为止多种钙钛矿太阳能电池中最好的充电因子,约为0.83,开路电压为1.1伏,小面积(0.09 cm2)电池的效率超过18.3%,大面积(1.02 cm2)电池的效率超过16.2%(3)仪器显示了迄今为止各种类型的钙钛矿太阳能电池报告以来最差的稳定性,1000小时持续照明老化前后的性能波动为10%。PCBM的亲水性和武器界面层的化学稳定性对维持钙钛矿层起到了重要作用。像我们这样的半植结构设计可以避免不稳定的界面材料造成的其他障碍,将钙钛矿太阳能电池性能分裂的原因集中在钙钛矿材料本身上,使钙钛矿太阳能电池的稳定性达到什么程度成为现实。

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汽车事故是可行性能加速老化的测试结果完全令人满意。多个电池样本老化前后的效率波动接近10%(图4)。图2。

轻轻混入武器界面层的半植P-i-N平面结构钙钛矿太阳能电池结构图图3。(a)基于不同扫描条件的电池延迟效果和(B)统计40个工厂(小面积)电池性能的均匀性和正负清洗差异图4。

工厂10个大面积(Cm2,环境温度:25,短路条件反潮流输入)(A)规范化效率变动10%,(B)效率绝对值变动统计也如图3- 我们的结果被称为“太阳能电池之父”的Martin Green教授拒绝接受,并首次加载了他带领NREL、AIST等权威部门编制的《Solar Cell Efficiency Tables》、文道6的“table I”。这与KRICT以前从Newport证书收到的小面积电池结果不同。他们的结果在Table III中被分类为“Notable exceptions”和“not class records”。

因为面积太小,容易发生小的测量误差。苛刻测试的重要性可以在最近几篇Nature子出版物的评论文章中阅读。我们大面积钙钛矿电池证书进展顺利,钙钛矿太阳能电池的性能指标应首次以与其他类型太阳能电池相同的标准展开。

此外,通过1cm2的部件,可以将更大区域的电池模块理论估计为性能的下一个。因为较大区域的模块通常由宽度为1cm2左右的长杆电池串组成。

这两种都是因为导电玻璃的电阻损失很高。此外,根据我们的测试结果,AIST确信,与世界上其他权威认证机构一起探索新的钙钛矿太阳能电池测试标准的生成,有更多的钙钛矿太阳能电池证书结果来自NREL、AIST和其他权威机构。图5。

日本AIST证书结果,电池面积1.017cm2图6。证书结果指出,《Solar cell efficiency tables, (version 46)》是最后收录的,通过进一步改善钙钛矿薄膜质量和成分(例如NH2-CH=NH2离子代替CH3NH3离子),大面积钙钛矿太阳能电池的效率记录可能会加快。

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对稳定性要做更好地理解的研究工作。目前零部件仍无一定变动。

(尽管波动较小)除了钙钛矿材料CH3NH3PbI3本身有可能分解外,还可能与PCB强度有关。通过成分调节,将CH3NH3PbI3钙钛矿材料的结晶温度(反之为晶体发育温度)从目前的70-80提高到100-120以上,并使用更可靠的PCB方式防止湿气缓慢渗透,从而获得寿命充足的电池装置。

天威副教授已经获得风险投资意向,开始了钙钛矿太阳能电池的试点开发,企业的介入将延缓具有实用价值的新型光伏设备的上市。写在后面:天威教授的研究成果令人兴奋,其他科技新星的故事也有一定的趣味性,敬请期待!(大卫亚设,Northern Exposure(美国电视连续剧),)与此同时,我们面向公众,举行公众投票,要求对2016年1月6日、每人约10人、2015年被选为中国10大最先进技术人物的前10名候选人进行投票整个过程公开宣布半透明,防止黑匣子操作。我们还将举办迁移活动,使获奖者和候选人能够接触产业和资本。

参与投票的朋友们也将有机会提取相当多的礼物。转入知识史学术圈投票:2015年,引人注目的中国科技新星。原创文章,发布许可禁令。下面,我们来听一下关于刊登的注意事项。

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