钜大LARGE | 点击量:992次 | 2021年06月16日
新研究会提高钙钛矿电池的寿命吗
在保证转换效率的基础上极大地提高电池寿命,是钙钛矿太阳能电池研究者的目标。日前,北京大学工学院材料科学与工程系周欢萍课题组和化学与分子工程学院严纯华院士课题组的合作成果利用Eu3+/Eu2+氧化还原离子对提高铅碘钙钛矿太阳能电池工作寿命,在线发表于国际期刊《科学》主刊。
器件寿命(即稳定性)和光电转换效率是决定太阳能电池最终发电成本的两个关键因素。全球普遍使用的晶体硅太阳能电池,效率已接近理论上限,成本难再下降。因此,兼顾成本和效率优势的钙钛矿太阳能电池成为该领域最大研究热门。
钙钛矿太阳能电池,采用具有钙钛矿晶体结构的有机无机杂化的金属卤化物作为吸光层,自2009年以来,因制备方式简单、生产成本低廉和光电性能优异而备受关注,光电转换效率由3.8%迅速升至23.7%,成为当前发展最快的光伏技术。然而,关于钙钛矿电池而言,其稳定性是最难解决的问题,且目前我国对钙钛矿产业化急需解决的成本、工艺、寿命等方面关注较少。
该研究针对钙钛矿材料在光照及热辐射用途下的不稳定性问题,提出了一种全新的机制,即在钙钛矿活性层中引入Eu3+/Eu2+的氧化还原离子对。该离子对可同时消除Pb0和I0缺陷,并在器件使用寿命期内循环发挥用途。基于此,电池初始效率得到提升,特别是其长期稳定性显著提升,解决了铅卤钙钛矿电池中限制其稳定性的一个重要本质性问题,将有力推进实现钙钛矿太阳能电池的工业化生产。、硅太阳能电池的温度效应
太阳能光伏发电核心单元为太阳能电池,目前投入大规模商业化应用的重要是硅系太阳能电池:单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。温度对硅太阳能电池的影响,重要反映在太阳能电池的开路电压、短路电流、峰值功率等参数随温度的变化而变化。
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
单体太阳能电池的开路电压随温度的升高而降低,电压温度系数为(210~212)mv/℃,即温度每升高1℃,单体太阳能电池开路电压降低210~212mv;太阳能电池短路电流随温度的升高而升高;太阳能电池的峰值功率随温度的升高而降低(直接影响到效率),即温度每升高1℃,太阳能电池的峰值功率损失率约为0135~0145%.例如:工作在20℃的硅太阳能电池,其输出功率要比工作在70℃的高20%。
单块太阳能电池组件通常由36片单体太阳能电池串联组成。根据在西宁地区实地测量的结果,夏天时太阳能电池组件背表面温度可以达到70℃,而此时的太阳能电池工作结温可以达到100℃(额定参数标定均在25℃条件下),此时该组件的开路电压与额定值相比将降低约。