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钙钛矿太阳能电池大势来袭

2016-3-24 01:00| 发布者: admin| 查看: 1383| 评论: 0|原作者: 微信电池界面新闻|来自: 钙钛矿太阳能电池大势来袭

摘要: 钙钛矿太阳能电池大势来袭:“钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在很短时间内迅速提高,掀起了一阵‘钙钛矿热’。”洛桑联邦科技学院的光子学与接口实验室主任MichaelGraetzel说,“如今其效率达到了19.3%的峰值,未来 ...
研究者使用简单高效的机械化学法一步制备了最具前景的光电材料——钙钛矿,这将促进太阳能电池的发展。同时他们还将机械化学的方法推广至了诸多有机-无机杂化材料的制备。钙钛矿——一种能够极佳地吸收光线的化学物质,将成为太阳能的未来。聚合物电池网归功于波兰华沙化学家们开发出的一种能够廉价且对环境安全的钙钛矿制备方法,这种材料迎来了它快速传播的机会。与传统的在较高温度的溶剂中制备钙钛矿不同,现在研究者可以使用固态机械化学的加工方法(研磨法)制备钙钛矿。
近年来,钙钛矿这一物质频繁出现在世人眼前,2009年至2014年五年间,钙钛矿太阳能电池光电转换率最高可达到近20%,这对传统的晶体硅太阳能电池发起了挑战。要知道,晶体硅太阳能电池自1970年代研制至今,其最高的转换率为25%。光电转换率越高,太阳能独挑人类的能源需求“大梁”的可能性就越大。

中国电池网发现目前80%的太阳能电池板制作原料都是晶体硅,但是这种材料的太阳能电池生产和安装成本非常高,这意味着需要更好的替代品,钙钛矿无疑是强有力的候补之一。1983年,钙钛矿发现于地幔内部,以俄国矿物学家Levperovskite命名。2009年以来,包括牛津大学和瑞士洛桑联邦科技学院在内的科学家们一直对该矿予以了很高的关注度。
“钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在很短时间内迅速提高,掀起了一阵‘钙钛矿热’。”洛桑联邦科技学院的光子学与接口实验室主任MichaelGraetzel说,“如今其效率达到了19.3%的峰值,未来还有待于进一步提高。”
Graetzel帮助开发出一种建立在已有基础上的新型太阳能电池。“将钙钛矿分布在传统的晶体硅太阳能电池的顶部,大大提高效率,”他说,“花费的成本并不高。这对主流的太阳能电池板来说是一个不错的应用前景。”

由于钙钛矿对水和高温的反应尤为强烈,它的稳定性测试还有待于进一步展开。Graetzel表示,“这些测试目前都在进行中,我非常肯定这些问题能都能被妥善解决,真是令人激动。”
制造钙钛矿太阳能电池的必备原料之一就是铅,但直接从矿石中提取的铅有毒,美国麻省理工学院的研究者们找到了替代品。
AngelaBelcher带领的研究团队用旧车用蓄电池中的回收铅来替代铅,由于一个钙钛矿太阳能电池的厚度仅有几微米,因此回收铅的用量非常省,一个旧车用蓄电池回收铅的量足够生产能为30家住宅供电的太阳能电池板。这项技术可以说是钙钛矿太阳能电池催生的新应用。
国际电池理事会表示,98%以上的旧电池里的铅一般都会被回收,主要用来制作新电池。然而随着汽车行业的变化,锂电池逐渐普及,汽车新电池的需求量逐渐减少,大量的旧车用蓄电池被淘汰。

幸运的是,钙钛矿太阳能电池的需求量直线上升,为旧车用蓄电池打开了一个新的市场。既变废为宝,又避免了旧电池污染环境。该项技术得到美国政府的大力支持,政府补贴丰厚。
在强烈太阳光的照射下,常规太阳能电池的温度很容易达到55摄氏度。持续上升的温度不仅会降低光电转化率,还会缩短电池的使用寿命。
美国斯坦福大学ShanhuiFan教授带领的科研团队,研发出一种能防止温度过高的新型太阳能电池。他们在普通太阳能电池的表面附上一层石英玻璃,这种特制玻璃的内部结构是金字塔状和锥形的,可以改变热能高的红外线的照射方向,防止电池板温度持续升高,而其他可见的辐射光线仍可以正常穿过,并转为电能,能够自主避开多余的热辐射。该科研团队正在建设模型并实验测试,并期望将来能应用于室外。
永不失焦的太阳能电池

常规的太阳能电池的缺点是成本相对高而效率低下,“Glint光伏”公司研发出一种能更高效聚光的太阳能电池,一定程度上克服了这些缺点。
该公司研发出的新型追踪聚光器,能根据日照光的照射方向调整面板反射率,即通过追踪太阳运动轨迹来改变自己特定区域的反射率,通过增强对太阳能面板光线反射折射特性的利用,来捕捉来自各个不同角度的光线以获取最大量的太阳能,并保证捕捉的能量被传输至面板内的电池中。
常规的追踪聚光器由特殊材料建成的反射镜和透镜组成,且必须按规则放置,随着太阳的移动,镜面则不停地移动,造价十分高昂。因此,该新型聚光器无需随时移动面板且捕获最大量的太阳能这两点将大大降低生产成本。
这项技术仍处于开发阶段,投入实际使用还需要一段时间,锂电池论坛猜想科研人员还在研究如何进一步提高其运作效率。近来,密歇根州立大学的RichardLunt领导的科研团队研发出一款全透明的太阳能聚光器,采用仅吸收特定波长的紫外线和红外线的有机材料制造而成。

至今最高效的太阳能电池板通常都是有色的,便于更高效地吸收太阳光。但如果把它做成透明的,它就能完全替代传统的玻璃,放置在建筑物的窗户上,且不影响采光。这种透明的太阳能电池不仅可以替代窗户玻璃,它可以放置在任何一个拥有清晰的表面的物体上,从建筑物的表面到电脑屏幕、手机屏幕,都有望运用该项技术,如果这一技术能真正应用,那几乎可以说它是光伏产业的一个“完美”存在,发展前景十分可观。
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