多功能太阳电池性能测试系统

近日，中科院大连化学物理研究所研究员刘生忠团队与陕西师范大学教授赵奎合作，在二维Dion—Jacobson（DJ）钙钛矿成膜控制研究中取得新进展，制备出高效率芳香族二维DJ钙钛矿太阳电池。相关研究发表在Advanced Energy Materials上。近年来，二维有机—无机杂化钙钛矿半导体材料凭借其高的环境稳定性和结构多样性，受到研究界广泛关注。该研究中，合作团队利用原位表征手段，实时追踪二维DJ钙钛矿前驱体溶液反应形成固态薄膜的结晶过程，以及其对量子阱生长、电荷传输、太阳电池性能的影响。研究发现，溶液处理过程中，快速提取溶剂可以加快钙钛矿相的成核和生长，避免从中间相到钙钛矿相的间接转变。因此，通过提升薄膜质量、优化量子阱的厚度分布，有利于提高二维钙钛矿太阳电池的电荷传输效率、载流子寿命和迁移率，最终改善电池的短路电流和开路电压，制备出效率为15.81%的器件。据了解，这是目前文献可查的芳香族二维DJ钙钛矿太阳电池的最高效率。该研究对指导DJ钙钛矿实现更加优化的光电性能和器件性能具有重要意义。相关论文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202002733

2011年6月，上海光机所高功率激光单元技术研发中心(光源)研制的太阳电池阵地面光照设备通过了上海811所的现场验收。　　验收组对设备技术指标进行了现场测试和检查，对有关技术文件资料进行了审查，并听取了该项目负责人李海兵所作的产品研制总结报告。验收组认为产品性能指标满足任务要求，技术文件资料完整有效，一致同意项目通过验收。　　太阳电池阵地面光照设备主要应用于定性模拟卫星在轨运行时的空间光照环境，用来检测光照状态下太阳电池阵功率输出功能的正确性、太阳电池阵电路之间电连接的匹配性、太阳电池阵与供配电分系统连接的匹配性，以及星上负载工作状态输出的正确性。　　此前，上海光机所已为航天部门研制开发了多台套同类设备，并已成功应用于卫星电池的地面检测。该套设备交付后将用于相关国际合作项目，进行卫星地面检测和演示工作。

早在上世纪五十年代，美国贝尔实验室的研究者就发明了单晶硅太阳电池，利用单晶硅晶圆实现了太阳光能转换成电能的突破，并成功用于人造卫星，当时的光电转换效率仅有5%左右。近几年，研究人员通过材料结构工程和高端设备开发的协同创新，将单晶硅太阳电池的光电转换效率提高到26.8%，接近理论极限29.4%，制造成本和综合发电成本大幅度下降，在我国大部分地区达到平价上网。同时，单晶硅太阳电池在光伏市场的占有率也上升到95%以上。除了常规太阳电池在地面光伏电站和分布式光伏的大规模应用以外，柔性太阳电池在可穿戴电子、移动通讯、车载移动能源、光伏建筑一体化、航空航天等领域也具有巨大的发展空间，然而目前尚未开发出商用的高效、轻质、大面积、低成本柔性太阳电池满足该领域的应用需求。中国科学院上海微系统与信息技术研究所的研究团队通过高速相机观察发现，单晶硅太阳电池在弯曲应力作用下的断裂总是从单晶硅片边缘处的“V”字型沟槽开始萌生裂痕，该区域被定义为硅片的“力学短板”。根据这一现象，研究团队创新地开发了边缘圆滑处理技术，将硅片边缘的表面和侧面尖锐的“V”字型沟槽处理成平滑的“U”字型沟槽，改变介观尺度上的结构对称性，结合有限元分析、动态应力载荷下的分子动力学模拟和球差透射电子显微镜的残余应力分析，发现单晶硅的“脆性”断裂行为转变成“弹塑性”二次剪切带断裂行为。同时，由于圆滑处理只限于硅片边缘区域，不影响硅片表面和背面对光的吸收能力，从而保持了太阳电池的光电转换效率不变。该结构设计方案可以显著提升硅片的“柔韧性”，60微米厚度的单晶硅太阳电池可以像A4纸一样进行折叠操作，最小弯曲半径达到5毫米以下；也可以进行重复弯曲，弯曲角度超过360度。相关成果于5月24日在《自然》（Nature）杂志发表，并被选为当期的封面文章。论文通讯作者、上海微系统所研究员狄增峰介绍道:“对于具有表面尖锐‘V’字型沟槽的太阳电池硅片断裂行为的认识，启发了研究团队针对硅片边缘区域进行形貌改变，将尖锐‘V’字型沟槽处理成圆滑‘U’字型沟槽，从而让弯曲应变能够有效分散，有效抑制了应变断裂行为，提升了硅片的柔韧性，最终实现了高效、轻质、柔性的单晶硅太阳电池。”论文通讯作者、上海微系统所研究员刘正新介绍道:“由于圆滑策略仅在硅片边缘实施，基本不影响太阳电池的光电转化效率，同时能够显著提升太阳电池的柔性，未来在空间应用、绿色建筑、便携式电源等方面具有广阔的应用前景。”该工作通过简单工艺处理实现了柔性单晶硅太阳电池制造，并在量产线验证了批量生产的可行性，为轻质、柔性单晶硅太阳电池的发展提供了一条可行的技术路线。研究团队开发的大面积柔性光伏组件已经成功应用于临近空间飞行器、建筑光伏一体化和车载光伏等领域。该工作的第一完成单位为中国科学院上海微系统所，第一作者为上海微系统所副研究员刘文柱、长沙理工大学副教授刘玉敬、沙特阿美石油公司博士杨自强和南京师范大学教授徐常清。理论计算与北京航空航天大学副教授丁彬和南京师范大学教授徐常清合作完成。残余应力分析与长沙理工大学教授刘小春和副教授刘玉敬合作完成。高速相机拍摄硅片瞬间断裂过程由阿美石油公司博士杨自强完成。

p style="text-align: justify "　　/pp style="text-align: center "img title="tpxw2019-01-08-09.jpg" alt="tpxw2019-01-08-09.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/8f85fe5b-35ad-4005-9e82-3608bdf73b66.jpg"//pp style="text-align: center "　　图. 近红外吸光电子受体分子设计与合成、吸光和荧光谱图、叠层太阳能电池器件结构、能级和光伏特性曲线/pp style="text-indent: 2em "在国家自然科学基金项目科学部前沿导向重点项目和国家优秀青年科学基金项目(项目编号：21722404，21734008)等资助下，我国学者在近红外吸光聚合物太阳电池研究中取得进展。研究成果以“Near-Infrared Electron Acceptors with Fluorinated Regioisomeric Backbone for Highly Efficient Polymer Solar Cells”(具有氟化骨架异构的近红外电子受体实现高效聚合物太阳电池)为题，于2018年11月06日发表在Advanced Materials(《先进材料》)上。/pp style="text-indent: 2em "论文链接：a href="https://doi.org/10.1002/adma.201803769" target="_blank"https://doi.org/10.1002/adma.201803769/a。/pp style="text-align: justify "　　聚合物太阳电池近年取得了不断突破，很大程度得益于新型有机半导体分子和聚合物的快速发展。有机分子和聚合物通过结构裁剪可大范围调制其光、电和薄膜性质，从而实现区别于传统无机太阳电池的多功能性的太阳电池器件，例如可见区透过，近红外区高光谱响应度的半透明器件和全光谱吸收的叠层器件等。其中，发展新型近红外吸光的有机半导体材料(带隙Eg 1.4 eV)成为领域关注热点。/pp style="text-align: justify "　　浙江大学高分子科学与工程学系的有机半导体实验室已发展一系列基于非稠合或稠合骨架的近红外电子受体分子。最近，该实验室的李昌治研究员和陈红征教授等设计发展了一类近红外电子受体分子，通过非对称桥连基团的区域异构化和调控氟原子取代数目，改善分子共轭结构和轨道能级，获得了性能优异的近红外电子受体分子并成功建构响应波长可达1000 nm光谱的高效率聚合物太阳电池。通过进一步与吸光带边800 nm的前电池搭配，制备得到高效率聚合物叠层太阳电池。该工作得到华南理工大学叶轩立教授和香港中文大学路新慧教授在光学模拟和薄膜形貌测试方面的支持。这一成果从分子骨架结构设计入手，通过探索理解其分子结构-薄膜特性-器件性能之间的构效关系，为发展近红外电子受体分子和近红外区高光谱响应度的聚合物太阳电池提供了新方法和新途径。/pp style="text-align: justify "附件：/pp style="line-height: 16px "img style="margin-right: 2px vertical-align: middle " src="/admincms/ueditor1/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_pdf.gif"/a title="chen2018.pdf" href="https://img1.17img.cn/17img/files/201901/attachment/a4dc0b99-2bf7-4de1-8fa0-11d21bce1737.pdf" target="_blank" textvalue="Near-Infrared Electron Acceptors with Fluorinated Regioisomeric Backbone for Highly Efficient Polymer Solar Cells"Near-Infrared Electron Acceptors with Fluorinated Regioisomeric Backbone for Highly Efficient Polymer Solar Cells/a/pp /p

中国科学技术大学教授徐集贤团队与合作者，针对钙钛矿太阳电池中长期普遍存在的“钝化-传输”矛盾问题，提出了命名为PIC(porous insulator contact，多孔绝缘接触)的新型结构和突破方案，基于严格的模型仿真和实验给出了PIC方案的设计原理和概念验证，实现了p-i-n反式结构器件稳态认证效率的世界纪录，并在多种基底和钙钛矿组分中展现了普遍的适用性。2月17日，相关研究成果以《通过一种多孔绝缘接触减少钙钛矿太阳电池中的非辐射复合》(Reducing nonradiative recombination in perovskite solar cells with a porous insulator contact)为题，发表在《科学》(Science)上。“钝化-传输”矛盾问题在光电子器件中(如太阳电池、发光二极管、光电探测器等)普遍存在。为了减少半导体表面的非辐射复合损失，需要覆盖钝化层来减少半导体表面缺陷密度。这些钝化材料的导电率一般较低，增加其厚度会增强钝化效果，但同时导致电流传输受限。由于这个矛盾，目前这些超薄钝化层的厚度需要极为精确的控制在几个甚至一个纳米内(nm，十亿分之一米)，载流子通过遂穿效应等厚度敏感方式进行传输，对于低成本的大面积生产不利。钙钛矿太阳电池技术近些年引起广泛关注，主要器件类型包括钙钛矿单结、晶硅-钙钛矿叠层、全钙钛矿叠层电池等，有望在传统晶硅太阳电池之外提供新的低成本高效率光伏方案。钙钛矿电池中，异质结接触问题带来的非辐射复合损失已被普遍证明是主要的性能限制因素。由于“钝化-传输”矛盾问题的存在，超薄钝化层纳米级别的厚度变化均会引起填充因子和电流密度的降低。因此，各类钙钛矿器件亟需一种新型的接触结构能够在提高性能的同时大幅减少钝化厚度的敏感性。科研团队经过长期思考和大量实验探索，提炼出这种PIC接触结构方案(图1)。该研究的主要思想是不依赖传统纳米级钝化层和遂穿传输，而直接使用百纳米级厚度的多孔绝缘层，迫使载流子通过局部开孔区域进行传输，同时降低接触面积。研究团队的半导体器件建模计算揭示了这种PIC结构周期应与钙钛矿载流子传输长度匹配的关键设计原理。PIC方案与晶硅太阳能电池领域的局部接触技术有异曲同工之妙，然而，不同的是，钙钛矿中的载流子扩散长度较单晶硅要短很多，从毫米级别大幅减小到微米甚至更短，这要求PIC的尺寸和结构周期要在百纳米级别。传统的晶硅局部接触工艺不能直接满足这种精度要求，而使用高精度微纳加工技术在制备面积和成本方面存在不足。面对这一挑战，科研人员巧妙地利用纳米片的尺寸效应，通过PIC生长方式从常规“层+岛”(Stranski-Krastanov)模式向“岛状”(Volmer-Weber)模式的转变，采用低温低成本的溶液法实现了这种纳米结构的制备(图2)。研究在叠层器件中广泛使用的p-i-n反式结构中开展了PIC方案的验证，首次实现了空穴界面复合速度从~60cm/s下降至10cm/s(图3)以及25.5%的单结最高效率(p-i-n结构稳态认证效率纪录24.7%)(图4)。这种性能的大幅改善在多种带隙和组分的钙钛矿中均普遍存在，展现了PIC广阔的应用前景。另外，PIC结构在多种疏水性基底均实现了钙钛矿成膜覆盖率和结晶质量的提高(载流子体相寿命大幅提升)，对于大面积扩大化制备颇有意义。值得注意的是，PIC方案具有普遍性，可进一步在不同器件结构和不同界面中推广拓展；模拟计算指出目前实验实现的PIC覆盖面积未达到其设计潜力，可进一步优化获得更大的性能提升。研究工作得到国家自然科学基金、科技部、合肥综合性国家科学中心能源研究院、中国科大碳中和研究院、上海同步辐射光源等的支持。美国科罗拉多大学博德分校科研人员参与研究。

由南开大学和天津保税区投资公司在滨海新区合作建立的“国家863铜铟硒太阳能薄膜电池中试基地”中试工艺设备与大面积材料和器件开发取得了重大进展，成功研制出有效面积为804平方厘米的玻璃衬底铜铟镓硒太阳电池组件，其光电转换效率为7.00%，该指标是由国家权威机构电子18所质量检验中心标准测试的结果。　　这一成果表明，我国已基本掌握了制造铜铟镓硒薄膜太阳电池设备、工艺，以及电池组件制造的主要核心技术，完成了实验室小面积太阳电池技术向大面积中试技术的跨跃，为自主知识产权生产线开发奠定了良好的基础。

8月29日，由中科院大连化学物理研究所和大连理工大学共同主办的“第二届国际太阳燃料和太阳电池会议(the 2nd International Symposium on Solar Fuels and Solar Cells)”在大连化物所会议中心召开。本次会议主席李灿院士，国际光合作用学会主席、英国皇家学院James Barber教授和化物所张涛所长在开幕式上致辞。　　大会邀请了来自中国、美国、英国、德国、瑞典、比利时、日本、韩国、澳大利亚等国家的33位太阳能研究领域著名科学家做邀请报告，他们就人工光合作用，光催化利用太阳能，太阳能-化学能转化中的科学问题，太阳电池研究新技术、新材料、新工艺等有关科学和技术进行全面深入的交流和讨论。　　近年来，面向国家对可再生能源的战略需求，大连化物所逐步将工作重心转移到洁净能源领域，制定了系统的能源研究规划，包括传统化石能源的清洁利用和以太阳能为主体的可再生能源利用。在中国科学院和大连市政府的大力支持和资助下，目前已经建立了洁净能源国家实验室(筹)和太阳能光化学转化研究中心等研究平台。本次大会旨在增进在太阳能开发和利用方面的国际学术交流与合作，提升我国太阳能研究水平，推动我国可再生能源利用等相关高新技术的发展。本次会议的顺利召开得到了国家自然科学基金委、中国科学院太阳能行动计划、大连化学物理研究所、洁净能源国家实验室和大连市科委的大力支持。

近日，大连化物所太阳能研究部(DNL16)李灿院士、秦炜博士和博士研究生Wajid Ali等在有机铅卤钙钛矿(MHP)太阳电池研究领域取得新进展，揭示了钙钛矿材料非辐射复合与晶格应变之间的关联，并通过调控铁弹应变使太阳电池开路电压接近热力学极限。 　　李灿团队在研究光(电)催化等太阳燃料合成同时，长期探索太阳电池的新材料和新机制，在有机太阳电池和钙钛矿太阳电池基础科学问题的研究方面也取得重要成果，提出了Dion-Jacobson二维相钙钛矿可以显著提升钙钛矿电池性能和稳定性。原理上，铁电材料的晶格电场可以显著提升光生载流子的分离。本工作利用了MHP相变过程与结晶过程的耦合，通过诱导各向异性的对称性破缺，制备了在室温下稳定存在的钙钛矿铁弹体。在外加电场下，离子晶体的电致伸缩性质会使MHP发生铁弹应变。该工作发现，铁弹应变下MHP中光生载流子的非辐射复合会被显著抑制。通过精细表征铁弹应变下的晶体结构，研究人员建立了MHP的铁弹应变与非辐射复合之间的关联。进一步，该研究结合理论计算揭示了铁弹应变会使畴壁晶胞发生铁电相变，在外电场作用下铁电晶格电场会对齐并形成稳定的电荷分离能力。通过诱导铁弹应变，铁电电场的电荷分离能力可以使得MHP太阳电池的开路电压提升约150 mV，达到1.26 V，接近该材料的热力学极限(1.32 eV)。上述结果为MHP材料的铁电电场形成机制提供了新的关键证据。 　　相关成果以“Suppressing non-radiative recombination in metal halide perovskite solar cells by synergistic effect of ferroelasticity”为题，发表在《自然—通讯》(Nature Communications)上。该工作的第一作者是大连化物所DNL16的助理研究员秦炜和博士研究生Wajid Ali，其中理论计算工作由北京航空航天大学王建峰博士合作完成。该工作得到国家自然科学基金、国家自然科学基金委“人工光合成”基础科学中心项目、大连化物所创新基金等项目的资助。

加拿大多伦多大学电气与计算机工程教授Ted Sargent领导的研究小组首次研发出了一种胶体量子点(colloidal quantum dots，CQD)双层太阳电池，制备成分为吸光纳米粒子，称为量子点。其不但可以吸收可见光，也可以吸收不可见光，理论转化效率可高达42%，超过现有普通太阳电池31%的理论转化率。相关研究论文发表在Nature Photonics上。　　量子点已经被看作是一种很有前途的方法，可以制备低成本太阳电池，因为这些粒子可以喷涂到各种表面。但是，基于这种技术的电池效率太低，难以实用。而多伦多大学研究人员研发的双层太阳电池中，一层量子点经调制可以捕捉可见光，而另一层捕捉红外光。研究人员还引入一个过渡层，构成成分包含四种薄膜状的不同金属氧化物，这一种方法可以减少层间电阻。他们选择透明的氧化物用于这一层，使光线可穿过它们，到达底层电池。　　研究人员目前研制的这种太阳电池转化效率为4.2%。Sargent教授指出，这种方法可用于制造3层甚至4层太阳电池。该小组的目标是在5年内实现效率超过10%，之后不断提高。　　宾夕法尼亚州立大学化学教授John Asbury指出，因为能够制成多层量子点太阳电池，多伦多大学的团队将理论效率从30%提高到40%以上。但是，要研制接近这一效率的任何尺度太阳电池，都需要消除束缚态问题。

上海人和科学仪器有限公司携带具有物联网功能的智能三辊机、超高压纳米均质机、稳定分析仪等在浆料行业具有广泛应用的仪器设备。参加了在常州富力喜来登酒店举办的第八届太阳电池浆料与金属化技术论坛。 TRILOS 智能三辊机 应用于： 浆料的均匀分散 TRILOS 超高压纳米均质机 应用于： 有机载体经微射流均质机预处理后， 可提高分散性，然后与玻璃粉、 银粉混合，制得浆料。 LUMiSizer稳定性分析仪 应用于： 浆料的稳定性的精确快速评价 该论坛主要探讨光伏行业展望与浆料市场前景，太阳电池技术与金属化工艺发展趋势，银浆金属化导电机理与接触机制研究，SE PERC、异质结和TOPCon电池进一步提效降本的浆料和金属化解决方案，激光转印技术实现路径与产业化进展，先进铜电镀技术与应用，银包铜浆料成本优势与电池稳定性研究，丝网印刷和电池烧结技术与设备，钙钛矿叠层电池金属化工艺展望等。会议现场，这些仪器设备一经展出就吸引了大家的目光。通过人和科仪技术工程师们的认真耐心的讲解以及现场样品的演示，使得大家对这些仪器设备有了一个更为直观和细致的了解。现场让大家最感兴趣的就是TRILOS特有的物联网功能。该功能可以全程自动设置并记录设备运行全过程，在方便客户进行数据分析的同时避免人为因素造成的误差。此外，物联网平台还可以接入投料、配料、预混以及在线监测等设备进行联用。 人和公司（www.renhe.net）始终聚焦行业痛点，在解决方案中不断融入符合中国制造2025标准，具有自动化、智能化、数字化、微型化、模块化并带物联网的仪器设备。让客户通过这些仪器设备实时获取生产过程中的信息反馈，进行综合分析，不断优化生产工艺，从而实现在提高产品质量的同时，降低生产成本。

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。

尽管目前钙钛矿/硅叠层太阳电池效率可达到33.2%，但钙钛矿活性层的长期稳定性是阻碍钙钛矿/硅叠层太阳电池商业化的最紧迫问题之一。目前提高钙钛矿器件稳定性通常基于封装工艺、晶体调控工程、缺陷钝化方法和能带调节方式。 　　然而，类似于许多金属、玻璃和聚合物材料中的“应力腐蚀”，由器件制造和运行中不可避免的拉伸应力引起的时间依赖的亚临界钙钛矿降解仍然会发生。微观层面，该应力可以削弱铅卤化物轨道耦合，从而改变与结构相关的材料特性(如带隙和载流子动力学)，降低相变、缺陷形成和离子迁移的势垒；宏观层面，该应力会促使裂纹和分层情况的产生，从而加速钙钛矿的降解，导致器件的效率降低甚至失效。 　　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，在高效稳定钙钛矿/硅叠层电池领域又取得了新的进展。该团队采用一种长碳链阴离子表面活性剂添加剂，研究发现该添加剂能通过表面自分离和胶束化以改善钙钛矿晶体生长动力学，并在钙钛矿晶界构建类胶状的支架以消除残余应力；因此，钙钛矿活性层中缺陷减少、离子迁移受抑制以及能级结构改善。最终实现了未封装的钙钛矿单结和钙钛矿/硅叠层太阳电池在最大功率点跟踪下连续光照下3000小时和450小时的运行稳定性测试中，分别保持了85.7%和93.6%的初始性能，代表了迄今为止在类似条件下报道的稳定性最佳的器件之一。 　　相关成果以“Long-chain anionic surfactants enabling stable perovskite/silicon tandems with greatly suppressed stress corrosion”为题发表于Nature Communications(https://doi.org/10.1038/s41467-023-37877-z)，博士生汪新龙为第一作者，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。该研究得到了国家重点研发计划(2018YFB1500103)、澳门特别行政区科学技术发展基金(FDCT-0044/2020/A1、0082/2021/A2)和澳门大学研究基金(MYRG2020-00151-IAPME)等项目的支持。长链阴离子表面活性剂抑制应力腐蚀作用机理(上)；钙钛矿单结(中)以及钙钛矿/硅叠层(下)太阳电池最大功率点工作稳定性测试

█ 重点摘要最近,陕西师范大学向万春团队利用光焱科技公司的测试设备,开发出以甘蓝胺（GDA）埋入SnO2/钙钛矿界面上分子桥优化钙钛矿太阳电池。该研究结合先进的测试设备与材料开发策略,实现了电池转换效率从22.6%提升到24.7%,并显著改善了稳定性。1. 使用分子改性剂甘蓝胺（GDA）在SnO2/钙钛矿的埋底界面上构建分子桥，从而产生优异的界面接触。2. 通过GDA和SnO2之间的强烈相互作用实现的，明显调节能级。此外，GDA可以调节钙钛矿晶体的生长，产生晶粒尺寸增大且无针孔的钙钛矿薄膜，缺陷密度显着降低。3. 经过 GDA 修改的钙钛矿太阳电池表现出开路电压（接近1.2V）和填充因子的显着改善，从而使功率转换效率从 22.6% 提高到 24.7%。此外，GDA 器件在最大功率点和 85°C 热量下的稳定性均优于对照器件。█ 研究背景钙钛矿太阳能电池因具理论上可达25%的高转换效率,受到广泛关注，但钙钛矿材料易受温湿度影响降解,SnO2与钙钛矿界面难以实现有效电荷传输,使实际效率较预期低,制约了商业化进程。如何提升钙钛矿太阳电池转换效率和长期稳定性是当前研究热点。充分发挥精密量测设备的优势,开发高性能钙钛矿材料与界面工程技术,实现电池效率和稳定性的同步提升,是目前的研究方向。█ 研究成果陕西师范大学向万春团队设计开发出甘蓝胺(GDA)分子材料,优化SnO2与钙钛矿界面。X射线衍射分析表明,GDA调控钙钛矿晶粒生长,生成高质量钙钛矿薄膜,增加晶粒尺寸,降低缺陷密度。此外，GDA 可以调节钙钛矿的生长以形成高质量的薄膜，从而减少缺陷和相关的非辐射电荷复合。因此，经过GDA修饰的 PSC 表现出接近1.2 V的令人印象深刻的VOC和 24.70%的效率，高于对照器件的22.60%和离子类似物醋酸胍(GAAc)修饰的PSC的24.22%，同时迟滞现象减少最后，与对照和GAAc修改的器件相比，GDA 修改也大大提高了最大功率点 (MPP)跟踪和85 °C热量下的器件稳定性。该研究成果发表在《Angewandte Chemie International Edition》█ 研究方法采用设备本研究采用光焱科技AM1.5G太阳光模拟器(AAA class solar simulator)以及Si标准参考电池SRC2020(NREL-certified silicon cell )，量子效率量测设备 QE-R。█ 结果与讨论要点1：分子与SnO2和钙钛矿的桥接作用研究团队选择GDA作为钙钛矿界面改性剂的原因有两方面：其一，GDA具有高热稳定性和良好的溶解性，在界面形成和沉积过程中能够提供稳定的支撑。其二，GDA分子含有羧基和GA基团，可以与SnO2和钙钛矿形成强的配位作用，从而在两者之间建立桥梁，改善界面接触，有助于提高载流子传输效率和减少电荷复合。研究团队通过实验和密度泛函理论计算证明了GDA与SnO2之间的化学相互作用，主要源于GDA中的羧基与SnO2表面的欠配位Sn4+结合。傅里叶变换红外光谱（FTIR）测量也支持了这一观点，显示出GDA分子与SnO2层之间的相互作用。要点2：GDA对SnO2层的改性研究团队使用顶视扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）表征了GDA对SnO2层形貌和粗糙度的影响。GDA修饰导致SnO2表面的纳米粒子层变得更加均匀和连续，粗糙度减小，有利于钙钛矿薄膜的均匀成核和结晶，从而提高界面电荷转移效率。通过紫外光电子能谱（UPS）测量，研究团队观察到经过GDA修饰的SnO2能级发生改变，费米能级上升，有利于界面电荷传输。这些结果进一步表明，GDA修饰影响了SnO2的能级结构，从而改善了PSC界面性能。要点3：下界面改性对钙钛矿层的影响研究团队研究了经过GDA改性和未经GDA改性的SnO2层上钙钛矿层的性能。通过SEM和XRD表征，研究团队发现GDA修饰有助于形成更平坦和致密的钙钛矿薄膜，提高了结晶度。这对于减少电荷缺陷和提高电荷传输效率非常重要。要点4：下界面改性对钙钛矿薄膜结晶的影响通过原位XRD测量，研究团队研究了GDA修饰对钙钛矿薄膜结晶过程的影响。结果显示，GDA改性影响了中间相的形成，导致晶格膨胀。此外，研究团队发现GDA修饰还影响了钙钛矿薄膜的晶粒尺寸和结晶动力学，进一步改善了薄膜质量。要点5：器件性能与稳定性研究团队制备了经过GDA修饰和未经GDA修饰的PSC，并评估了它们的性能和稳定性。结果显示，经过GDA修饰的器件在光电转换效率（PCE）和稳定性方面都表现出优势。GDA改性有助于抑制非辐射电荷复合，提高载流子提取效率，并减少界面陷阱密度。这导致了更高的PCE和更好的稳定性。█ 结论该研究运用精密的光伏测试设备,开发出甘蓝胺分子材料修饰SnO2/钙钛矿界面,显著提升了钙钛矿太阳电池的转换效率和长期稳定性。研究证明先进测试设备的应用为材料开发提供了有力支撐,也为实现高效稳定钙钛矿太阳电池的低成本批量生产提出了新的设计思路。期待不同领域的产学研单位通力合作,加快高效钙钛矿太阳电池的实际应用进程。

隧穿氧钝化接触(TOPCon)晶体硅太阳电池被广泛认为是下一代大规模产业化运用的光伏技术，其目前产业化效率已经达到25.0%以上(2023年8月数据，因测试方法差异，各家略有不同)；2023年全国累计已建/待建TOPCon电池产能高达1430 GW(8月统计数据)，市场前景广阔。对于PECVD技术路线的TOPCon电池来说，提高其光电转换效率的关键在于有效抑制多晶硅易爆膜、降低材料寄生吸收，以及进一步提升TOPCon钝化性能。目前，利用掺杂工程制备的新型多晶硅薄膜可有效解决TOPCon遇到的上述问题，但是如何兼顾高效的钝化和电学传输性能仍具有挑战性。 　　近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所硅基太阳能及宽禁带半导体团队在叶继春研究员和曾俞衡研究员的带领下，在前期TOPCon电池研究的基础上(Energy Environ. Sci. 2021,14, 6406；Cell Rep. Phys. Sci. 2021,2,1 Sol. RRL: 2021,5, 2100644 2023,7,2201082 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2021,223, 110970 2021 230 111229 2022,238,111586 2022,240,111713 2022,243,111803 2022,250, 112047 2023,257,112354 2023,257,112393)，在高效TOPCon电池领域取得了新进展。该团队基于新型掺氮多晶硅，提出了双功能多晶硅层结构设计——掺氮多晶硅可提供优异的钝化性能并可以有效抽取载流子，常规多晶硅可提供良好的电学接触性能并可以有效输运载流子；该设计的应用使得TOPCon结构获得了优异的钝化性能(隐含开路电压iVoc～755 mV, 复合电流J0～0.7 fA/cm2)和接触性能(接触电阻率ρc5 mΩcm2)，其选择性因子达到16，如图1。此外，通过钝化和接触性能提升，实验室概念验证TOPCon电池(4 cm2)的效率得到了显著提升，达到25.53%，如图2。进一步通过实验和第一性原理计算对掺氮多晶硅的原理性问题进行了探究，如图3。研究表明，氮原子的掺入有利于维持多晶硅结构的稳定性，有效捕获氢原子以防止其溢出；更多的氢原子可以有效钝化悬挂键，降低界面态密度；此外氮原子还可有效调节多晶硅的光学带隙和TOPCon的能带结构，使其可以获得更好的光学和电学钝化性能。综上所述，该研究为高效TOPCon电池设计，特别是双面接触和全背面接触的设计，以及新型多晶硅在产业化上的应用提供借鉴意义。 　　该工作以“Regionalizing nitrogen doping of polysilicon films enabling high-efficiency tunnel oxide passivating contact silicon solar cells”为题发表于Small(DOI: smll.202304348)。宁波材料所2022级博士生刘尊珂、北京大学深圳研究生院博士后林则东为共同第一作者，宁波材料所杨阵海、曾俞衡研究员和叶继春研究员为本文共同通讯作者。 　　该研究得到了国家自然科学基金(61974178、61874177)、宁波市“创新2025”重大工程(2022Z114、2020Z098)、浙江省重点研发项目(2021C01006)等项目的支持以及浙江大学硅材料国家重点实验室的帮助。

Veeco日前与中国电子科技集团公司第十八研究所、中国化学与物理电源行业协会共同举办了铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳电池技术研讨会，议题涵盖CIGS薄膜太阳能电池的最新生产设备、测试设备及目前中国光伏产业发展现状等。 Veeco主要为高亮度LED、太阳能、半导体用户提供技术解决方案。Veeco大中华区总经理王克扬表示，Veeco是业界目前唯一可将热源整合到CIGS Web镀膜系统上的薄膜沉积设备供应商，因此公司的FastFlex卷绕镀膜系统能够给客户带来卓越的高吞吐量的沉积方案，帮助客户快速完成从研发到量产的过程。 FastFlex Web镀膜系统，由Veeco于2008年5月收购的Lowell生产，具有吞吐量高、性能卓越、拥有成本低，并且具有紧凑的外形尺寸等特点。通过其灵活的结构设计可实现溅射，反应溅射和热蒸发镀膜，是Mo（钼），TCO（透明导电氧化物）和CIGS等太阳能薄膜制备的理想工具。王克扬介绍，系统可在多个沉积区实现旋转或平面磁场分布，用户可根据自身需要选用表面预清洗和多种泵系统。CIGS 系统配备有Veeco拥有专利并已在业界广为使用的PV系列热蒸发源，通过选用合适的沉积系统并优化工艺条件，可极大提高原料的利用率和降低镀层厚度的不均匀性（NU）。 Veeco目前针对薄膜太阳能电池的大规模生产向客户提供钼、CIGS及TCO沉积层的集成制造解决方案。经生产验证的CIGS热沉积源，因能高产量生产出超高质量薄膜，并转化成更高效、高成品率的多结太阳能电池，从而有效地新降低太阳能电池每瓦成本。TurboDisc E475是行业内领先的最大产能的MOCVD系统，针对大批量化合物材料的生产而设计，采用RealTemp 200技术可直接实现闭环原位晶片温度控制，并通过快速地开/关气体实现弯道处的严格控制，这两项技术的处理可带来优质的材料以及很高的工艺率，相较于前代产品E450提高了15%的产能并进一步降低了成本。 除多结太阳能电池外，该系统还可用于HBT、pHEMT器件，以及红、橙和黄光高亮度LED、激光二极管等。其TurboDisc K系列GaN MOCVD系统，主要用于大批量生产GaN基绿光LED和蓝色激光器，并对增加GPI的高亮度蓝光LED的产量也有明显作用。 王克扬介绍，Veeco目前在上海外高桥建有保税仓库，在北京和上海设立了多个联合实验室，为用户提供直接和周到的市场和技术支持。而薄膜太阳能电池和LED照明领域，是公司在中国重点拓展的目标市场，并且已有了实质性进展。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------全文引自《光伏国际》网络版，版权归《光伏国际》及Veeco公司所有

能源是世界和人类赖以生存的驱动力，但地球上的能源储存又是有限的，全球石油还可开采约45年，天然气约61年，煤炭约230年。据世界卫生组织估计，到2060年地球上35种矿物中，将有1∕3在40年内被人类消耗殆尽，世界能源正面临严重紧缺。 然而太阳能是用之不尽，取之不竭的能源，通过从太阳能获得电力，人们可运用光伏效应制造太阳能太阳电池进行光电变换，实现节省资源，造福人类未来生活。 中国也在加大太阳能光伏发电上相继出台了各种扶持政策。到2010年底，国内已经有海外上市的光伏产品制造公司16家，国内上市的光伏产品制造公司16家。 客户案例要生产太阳能发电组件，其核心组件就是太阳能电池板。那么如何确保生产出一块高质量的太阳能电池板呢？我们以某光能有限公司案例来解释说明，这家公司是一家专业从事晶体硅太阳能组件生产的制造商。 产品应用晶体硅太阳能组件的优劣取决于每块电池板的好坏。因此每块电池板的质量至关重要。以下是电池板生产流程图：在核心步骤PECVD 结束后，进入丝网印刷环节前，产线需要精确控制电池板上镀膜的重量，从而控制产品质量。 *PECVD：是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜 这家公司使用OHAUS AR323CN 天平给每块电池板编号和称量。 *OHAUS AR系列天平：可广泛应用于实验室、工业和教育行业等领域，它不但具备坚固大气的外型，且还拥有丰富的应用模式和数据采集工具DDE，是一款功能全面、性能可靠的完美型称量产品。 客户评价客户给每片硅片编号，在硅片镀膜前后分别称取重量，通过电脑输入至客户编写的生产软件中。软件通过计算出薄膜重量判断是否合格，并将数据保存于数据库中，从而控制了产品的质量和确保了可追溯性。客户对OHAUS天平的使用情况表示满意，特别是其优异的性能和友好的操作界面，以及数据采集的独特应用功能极其符合客户的需求。 Adventurer系列天平概览： 保护环境， 节省能源人人有责。不仅是企业还是个人，我们都应该尽量节省能源消耗量，多采用太阳能这种可无限供应的能源原料，让地球更健康！更多AR系列天平产品资讯，请点击这里。抢购热线：4008217188。

阿美特克科学仪器参加了由华北电力大学主办的第十届亚太地区纳米杂化太阳能电池大会，近两百位代表参加，本次大会涵盖了染料敏化，量子点，钙钛矿太阳能电池等热点研究方向。 阿美特克科学仪器部展出了研究级太阳能光电测试系统输力强Modulab XM Photoechem ，致力于为广大研究者提供光电研究完整的解决方案，如强度调制的光电流谱(IMPS),强度调制的光电压谱( IMVS)和电量抽取(CE)和IPCE等全套技术，引起与会者的极大兴趣 。

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

p style="line-height: 1.5em " 近日，中科院大连物化所薄膜硅太阳电池研究组(DNL1606)刘生忠研究员和陕西师范大学杨栋研究员、冯江山博士等在柔性钙钛矿太阳能电池研究方面取得新进展。相关结果发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/13912dd6-243e-49a5-a1d3-5c5f9726bf07.jpg" title="W020180720292898136578.jpg"//pp style="line-height: 1.5em "　　柔性太阳能电池由于具有质量轻、便携带、易于运输、安装简单等优点备受关注。高性能柔性钙钛矿太阳能电池的关键部分是低温界面层和高质量钙钛矿吸光层。该团队前期通过开发低温界面层，在柔性钙钛矿电池中取得了一系列成果：2015年，利用室温磁控溅射法沉积氧化钛界面层，制备的柔性钙钛矿电池效率达到15.07%(Energy Environ. Sci.) 2016年，首次将离子液体作为界面层应用到柔性钙钛矿电池中，将柔性钙钛矿电池效率进一步提升到16.09%(Adv. Mater.)。/pp style="line-height: 1.5em "　　最近，该团队运用二甲硫醚作为添加剂，通过控制钙钛矿吸光层的结晶过程，得到晶粒尺寸较大、结晶性较好、以及缺陷态密度较低的钙钛矿薄膜，将柔性钙钛矿太阳能电池的效率提高到18.40%，同时将大面积(1.2cm2)柔性钙钛矿太阳能电池的效率提升到13.35%。另外，利用添加剂制备的钙钛矿吸光层稳定性得到显著增加，在35%的湿度下放置60天，电池的效率仍能保持86%的原有效率，而无添加剂制备的钙钛矿太阳能电池效率相同条件下仅可保持原有效率的50%。此项研究成果是目前柔性钙钛矿电池的最高效率，为柔性钙钛矿太阳能电池的发展奠定了实验和理论基础。/pp style="line-height: 1.5em "　　该研究工作得到国家重点研究与发展计划、中央高校基础研究基金、国家自然科学基金项目、111项目、国家大学科研基金、长江学者创新团队、国家“千人计划”项目的资助。(文/图 杨栋、段连杰)/ppbr//p

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。

p　　在光能转化为电能方面，全高分子太阳能电池采用p型高分子半导体(给体)和n型高分子半导体(受体)的共混物作为活性层，与传统的无机太阳能电池相比，具有柔性、成本低、重量轻的突出优点，已成为太阳能电池研究的重要方向之一。但是，n型高分子半导体的种类和数量远远少于p型高分子半导体，因此开发n型高分子半导体材料是发展全高分子太阳能电池的核心。/pp　　中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室刘俊课题组，提出采用硼氮配位键(B←N)降低共轭高分子的LUMO/HOMO能级，发展n型高分子半导体的策略，并发展出两类含硼氮配位键的n型高分子半导体受体材料，其全高分子太阳能电池器件效率与经典的酰亚胺类n型高分子半导体相近。/pp　　该课题组首先阐明了硼氮配位键降低共轭高分子LUMO/HOMO能级的基本原理，首次将硼氮配位键引入到n型高分子半导体的分子设计中(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 3648)。进而提出了两种用硼氮配位键设计n型高分子半导体受体材料的分子设计方法：一是在共轭高分子的重复单元中，用一个硼氮配位键取代碳碳共价键，使共轭高分子的LUMO/HOMO能级同时降低0.5–0.6eV，将常见的p型高分子半导体给体材料转变为n型高分子半导体受体材料(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 5313) 二是先设计基于硼氮配位键的新型缺电子单元——双硼氮桥联联吡啶，再用于构建n型高分子半导体受体材料(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 1436)。/pp　　研究表明，硼氮配位键n型高分子半导体具有LUMO轨道离域、LUMO能级可调的特点(Chem. Sci., 2016, 7, 6197)。基于该独特的电子结构，在得到全高分子太阳电池器件效率6%的同时，实现了光子能量损失0.51 eV，突破了传统有机太阳能电池光子能量损失最小值0.6eV的极限，也是已知文献报道的最低值(Adv. Mater., 2016, 28, 6504)。/pp　　该工作获得了科技部“973”项目、国际自然科学基金、中组部“青年千人计划”和中科院先导计划等项目的资助。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201611/insimg/4e516292-452d-47ca-ae56-f629db3e32c9.jpg" title="1_副本.jpg"//pp style="text-align: center "　　长春应化所在全高分子太阳能电池领域取得系列进展/ppbr//p

中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所、中国科学院光伏与节能材料重点实验室潘旭研究员和田兴友研究员团队与韩国成均馆大学Nam-Gyu Park教授、华北电力大学戴松元教授合作，成功在反式钙钛矿太阳电池研究方面取得新突破。研究团队首次发现钙钛矿阳离子面外分布不均匀是影响电池性能的主要原因，并通过设计1-（苯磺酰基）吡咯（PSP）作为添加剂均匀化钙钛矿薄膜相分布，获得了26.1%的光电转换效率（PCE）。相关成果于2023年11月2日加速在线发表（AAP）在《自然》（Nature）杂志上。 钙钛矿太阳电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于新概念太阳能电池，经过多年发展，传统的界面钝化及结晶调控方法很大程度上推动了电池效率的提升，但近年来相关研究中该电池效率的提升速度明显放缓，相关研究遇到了“瓶颈”。科研人员发现，钙钛矿薄膜内往往不可避免的会发生相分离现象，研究团队前期工作表明有效管理卤素相分离有助于提高器件性能（Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 2213932）。高效率钙钛矿材料往往通过采用纯碘体系下的阳离子掺杂组分获得，尤其是FA1-xCsxPbI3体系，不同的阳离子组分在钙钛矿体相面外方向的分布对钙钛矿体相载流子扩散及界面抽取至关重要。深入研究阳离子面外方向分布，不但有助于理解钙钛矿体相载流子动力学过程，更有望推动钙钛矿太阳电池效率的进一步提升。但是钙钛矿体相的不同阳离子组分分布、以及影响电池稳定性和效率损失的原因目前尚不清楚。 基于此，研究团队从FA1-xCsxPbI3体系出发，通过元素定量分析研究了甲脒（FA）与铯（Cs）阳离子的纵向分布，结合飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）与X射线光电子谱（XPS），深度剖析发无机Cs阳离子倾向于沉积在薄膜底部，有机FA阳离子在薄膜上界面处富集。在此基础上，研究团队对钙钛矿薄膜晶相分布进行了深度剖析，通过掠入射X射线衍射（GIXRD）与薄膜截面的透射电镜（TEM）分析，证明了在薄膜底部存在面间距较小的晶相，并且在薄膜底部显示出与富Cs钙钛矿相关的特征信号。这些实验充分说明阳离子面外方向的梯度不均匀分布，这也是首次可视化验证了钙钛矿薄膜的阳离子组分在面外不均匀分布。 研究团队通过原位试验方法进一步分析了这种梯度不均匀分布的原因，发现不同阳离子在结晶及相转变过程中的速率差过大是导致组分不均匀的主要原因。进而，团队设计了PSP分子以弥补不同阳离子间的结晶与相转速率差，制备出均匀化的钙钛矿薄膜。这种阳离子组分均匀分布的钙钛矿薄膜有效抑制了由底部富Cs相带来的准I型能级排列，极大程度上提升了载流子寿命及扩散长度，加强了载流子界面抽取。 研究团队利用PSP策略制备的反式钙钛矿太阳电池获得了26.1%的最高效率，认证效率为25.8%。此外，经2500小时最大功率电追踪后（MPPT），未封装的器件仍保持其初始 PCE 的 92% 的可靠运行稳定性。该研究工作表明，通过均匀化钙钛矿组分面外分布可获得优异电池性能，开辟了提升电池器件稳定性的新途径，有望打破钙钛矿太阳电池的效率瓶颈，为进一步提升高效、稳定的钙钛矿太阳电池提供了明确的方向，对推动PSCs走向商业化发展具有重要意义。 中国科学院合肥物质院固体所博士研究生梁政为该论文第一作者，南方科技大学章勇博士、固体所博士研究生徐慧芬为共同第一作者，固体所潘旭研究员为论文的第一通讯作者，固体所叶加久博士、成均馆大学Nam-Gyu Park教授和华北电力大学戴松元教授为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省杰出青年基金、合肥物质院院长基金等项目资助。 文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06784-0 科研人员在检测电池器件性能（图片来源于中国科学院合肥物质科学研究院）

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

近日，在上海市“计量助力新赛道产业高质量发展”主题活动上，上海市市场监督管理局为上海市空间能源产业计量测试中心（以下简称“中心”）授牌。该中心于今年4月正式获批，由八院技术基础所、811所和上海计量测试研究院联合筹建。上海市空间能源产业中心主要聚焦空间飞行器用太阳电池、锂电池、氢燃料电池等产品，研究具有产业特点的量值传递和关键参数测量测试技术，建设覆盖空间能源产品“全产业链、全生命周期、全溯源链、前瞻性”的产业计量测试服务能力，建立并形成面向空间能源产品的综合参数计量测试体系，支撑先进制造试验系统的测试参数量值溯源，着力解决一批现场及特殊环境下的复杂综合性计量测试难题，有力助推空间能源产业创新和高质量发展。筹建过程中，院质量技术部组织推动技术基础所深入对接811所，锚定中心筹建的目标定位，开展空间能源精准计测的需求分析与技术攻关，提供空间能源电池和组件综合测试技术服务，以及空间能源专用测试设备计量校准技术服务。通过研究空间特殊环境条件下太阳电池性能计量检测技术，精确掌握太阳电池的电性能特性，为空间太阳电池及太阳电池翼的可靠性设计和冗余设计提供支撑。其中，空间能源精准计测技术在保证空间站梦天实验舱太阳电池在轨稳定运行发挥了重要作用。中心瞄准空间能源核心产业需求，确保空间能源各阶段数据流的正确性，建成空间能源产业计量测试服务创新平台；将瞄准空间能源产品创新发展，全面提高计量检测、试验测试、动态监测的技术水平和能力，推动空间能源产业计量测试科技创新迈向新阶段；瞄准空间能源产业“三高”发展需求，创新产业计量测试技术，全力提升空间能源产品的安全性、经济性、可靠性。此外，今年5月20日是第24个世界计量日。期间，八院积极响应“计量助力中国式现代化”的主题，携最新研制的温湿度计自动测试系统、光学轴类测量仪标准轴的实物样品参加了中国国际计量测试技术与设备博览会，举办了以“夯实测量基础，加强国防计量管理”专题报告会等活动，让“精测量”服务“高质量”，“小计量”服务“大工程”，为推动“三高”全面发展，助力航天强国建设做出应有贡献。

近日，南昌大学化学化工学院、高分子及能源化学研究院陈义旺教授团队在能源转化和存储领域取得重要研究进展。在能源转化领域，通过调节铅基/非铅基钙钛矿吸光层结晶行为，实现高效、稳定钙钛矿光伏器件。在能源存储领域，通过构造和调控多级纳米结构与电极界面，实现高效氧还原电催化剂和锌金属电池的制备。得益于简易的溶液加工方式、优异的半导体性能以及对柔性可穿戴设备的兼容性，钙钛矿太阳电池已成为光伏商业化应用中极具潜力的候选者之一。然而，相比于传统光伏技术长达20年的使用寿命，钙钛矿太阳电池的稳定性仍是制约其商业化应用的关键因素。作为制备钙钛矿太阳电池的初始材料，前驱体溶液中的高活性组分极易发生副反应，从而引发钙钛矿太阳电池的效率批次性以及稳定性问题。此外，由于对溶液表征手段的局限性，前驱体溶液中胶粒的组装行为对后续晶体的生长影响仍未可知。鉴于此，陈义旺团队利用先进的液体飞行时间二次离子质谱仪作为“分子眼”评估前驱体物种差异，刨析前驱体溶液接触空气后的化学演变，直观揭示钙钛矿前驱体溶液老化本质。同时，结合氢键强度变化与离子团簇含量差异，可视化低维钙钛矿前驱体溶液中胶粒组装与量子阱演化之间的内在联系，实现低维钙钛矿模组可印刷性的突破。为进一步论证氢键作用在形核结晶过程的普适性，在无铅钙钛矿体系中揭示了以盐析结晶为主导的反溶剂机制和以氢键强弱为依据的挑选反溶剂的通用规则，发展了以乙酸为代表的一类多功能绿色新型反溶剂。此外，针对两步法中碘化铅的残留问题，引入“多功能胶囊”概念构筑多孔通道，促进固液界面反应，并通过下转换效应提高光利用率，实现高效、稳定的钙钛矿太阳电池的制备。团队进一步总结了钙钛矿太阳电池中离子迁移的起源和抑制离子迁移的有效策略，并创新性地从整体器件的角度提出了抑制离子迁移的前瞻性方法，为开发高效、稳定的钙钛矿太阳电池提供了新思路。针对当前商业化的锂离子电池面临的性能、安全和成本等瓶颈，研发下一代环境友好型储能技术以提高器件功率密度、能量密度、安全性，降低制造成本显得尤为重要。得益于资源丰度高及绿色无污染等特性，水系锌基电化学储能器件极具发展前景。为提高水系锌空气电池的功率密度及稳定性，陈义旺团队通过在邻苯二甲腈功能化石墨烯表面经微波聚合原位生长铁酞菁聚合物，通过液相原位电荷剥离策略，制备得到铁酞菁聚合物纳米片纵向接枝于石墨烯的多级次纳米片，作为高效氧还原电催化剂用于液态和柔性准固态锌空气电池。此外，为克服锌金属负极面临的枝晶生长、腐蚀、钝化等问题，团队采用聚阳离子电解质－聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDD）作为添加剂双向调控电解液和锌/电解液界面电场，改善Zn2+迁移行为，诱导Zn(002）优势沉积，成功构筑高可逆和高稳定性的锌金属电池。团队长期围绕能量转换与存储器件关键材料与技术等方面开展研究，发展了一套可全自动化印刷制备工艺，实现大面积柔性固态能量转换与存储器件（太阳电池、超级电容器、金属－空气电池）的制备、集成及应用，在专利技术和工艺优化中取得连续突破，为进一步的产业化提供了支撑。团队最新研究成果近期连续在化学和材料顶级期刊Angewandte Chemie International Edition，Advanced Materials和Energy & Environmental Science上发表（Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e2022157 Angew. Chem. Int. Ed.,2023, e202303177 Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e2023016 Angew. Chem. Int. Ed., 2023, e202302701 Adver. Mater., 2023, 2301852 Adver. Mater.,2023, 2302552 Energy Environ. Sci.,2023, 10.1039/D3EE00202K），南昌大学为论文第一及通讯作者单位。

项目概况 受福州大学委托，福建顺恒工程项目管理有限公司对[3500]FJSH[GK]2022011、福州大学原位电化学电池多功能光谱快速成像系统采购项目组织公开招标，现欢迎国内合格的供应商前来参加。 福州大学原位电化学电池多功能光谱快速成像系统采购项目的潜在投标人应在福建省政府采购网(zfcg.czt.fujian.gov.cn)免费申请账号在福建省政府采购网上公开信息系统按项目获取采购文件，并于2022-05-30 09:00（北京时间）前递交投标文件。一、项目基本情况 项目编号：[3500]FJSH[GK]2022011 项目名称：福州大学原位电化学电池多功能光谱快速成像系统采购项目 采购方式：公开招标 预算金额：1490000元 包1： 采购包预算金额：1490000元 投标保证金：14900元 采购需求：（包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等）品目号品目编码及品目名称采购标的数量（单位）允许进口简要需求或要求品目预算（元）1-1A021099-其他仪器仪表原位电化学电池多功能光谱快速成像系统1（套）是详见招标文件1490000 合同履行期限： 自合同生效之日起至合同约定的合同义务履行完毕 本采购包：不接受联合体投标二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.本项目的特定资格要求： 包1（如项目接受联合体投标，对联合体应提出相关资格要求；如属于特定行业项目,供应商应当具备特定行业法定准入要求。) 三、采购项目需要落实的政府采购政策 （1）财政部、工业和信息化部《关于印发〈政府采购促进中小企业发展管理办法〉的通知》财库[2020]46号文件规定（适用于本项目）。（2）财政部、司法部联合印发《关于政府采购支持监狱企业发展有关问题的通知》（财库[2014]68号）文件规定（适用于本项目）。（3）财政部、民政部、中国残疾人联合会印发的《三部门联合发布关于促进残疾人就业政府采购政策的通知》财库〔2017〕141号文件规定（适用于本项目）。（4）节能产品、环境标志产品（适用于本项目）（5）进口产品：根据财政部《政府采购进口产品管理办法》（财库[2007]119号）及《关于政府采购进口产品管理有关问题的通知》(财办库［2008］248号)要求，本次采购合同包1允许采购进口产品。四、获取招标文件 时间：2022-05-05 18:35至2022-05-20 23:59（提供期限自本公告发布之日起不得少于5个工作日），每天上午00:00:00至11:59:59，下午12:00:00至23:59:59（北京时间，法定节假日除外) 地点：招标文件随同本项目招标公告一并发布；投标人应先在福建省政府采购网(zfcg.czt.fujian.gov.cn)免费申请账号在福建省政府采购网上公开信息系统按项目下载招标文件(请根据项目所在地，登录对应的(省本级/市级/区县)）福建省政府采购网上公开信息系统操作)，否则投标将被拒绝。 方式：在线获取 售价：免费五、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 2022-05-30 09:00（北京时间）（自招标文件开始发出之日起至投标人提交投标文件截止之日止，不得少于20日） 地点：福州市本级鼓楼区西洪路363号4层、5层 - 1号开标室六、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。七、其他补充事宜 详见招标文件八、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称：福州大学 地 址：福建省福州市福州地区大学新区学园路2号 联系方式：0591-22865917 2.采购代理机构信息（如有） 名 称：福建顺恒工程项目管理有限公司 地　　址：福州市鼓楼区西洪路363号4层、5层 联系方式：13859088048 3.项目联系方式 项目联系人：晏静、王桂香 电　　 话：13859088048 网址：zfcg.czt.fujian.gov.cn 开户名：福建顺恒工程项目管理有限公司 福建顺恒工程项目管理有限公司 2022-05-05

【重点摘要】由国家可再生能源实验室(NREL)的研究团队发表如何从校准实验室的角度来衡量钙钛矿基单片多接面太阳能电池的性能。对钙钛矿多接面太阳能电池进行精确的标准测试条件（STC）测量至关重要，但具有挑战性。提出了优化的测量方法，能够实现精确的性能特征化。标准化、与生产相关的量化协议持续进步是实现商业可行性的关键。【研究背景】钙钛矿多接面太阳能电池（PVSK MJs）在与硅能源电池结合时已经取得了显著的功率转换效率提升，效率超过30％。这些高效率是在标准测试条件（STC）下报告的，以便进行比较。准确的多接面太阳能电池在STC下的性能测量至关重要，但比单接面器件更加复杂，需要进行光谱模拟并限制每个子电池。需要谨慎的方法，因为快捷方式可能导致误导性的效率评级。【研究结果】提出的钙钛矿多接面太阳能电池的优化测量方法能够在标准测试条件下准确地表征电流-电压曲线和效率评级。通过调整模拟光谱和平衡每个子电池的电流，可以避免与快捷方法相比的误导性能评级。正在开发的高通量测量程序展示了减少测试时间一个数量级而不影响准确性。进一步改进加速测试协议并在研究团队间标准化方法可以促进持续的效率提升。在标准条件下准确评估效率仍然对评估新型多接面结构中的损失机制至关重要。【研究方法】准确测量PVSK MJ性能需要具有光谱可调的太阳模拟器来调节照射在器件上的光谱。测量过程包括确定每个子电池的光谱响应，调整模拟器光谱以实现电流匹配，并在STC下测量IV曲线和功率输出。讨论了在无法使用光谱模拟器时的常见错误和准确性评估方法。【结论】准确的标准测试条件（STC）下的钙钛矿基多接面太阳能电池测量需要具有光谱可调的太阳模拟器。优化的定量方法包括确定每个子电池的光谱响应，调整模拟器光谱以实现电流匹配，并在STC下精确测量功率输出。随着钙钛矿子电池的串联太阳能电池快速发展，防止误导性效率评级的需求使准确的标准测试量化变得更加迫切。最近更新的IEC 60904-1-1要求对于多接面测量中使用的模拟器提出了严格的规范，包括可调输出光谱范围为300-1700nm，符合AM1.5G标准，平均光谱不匹配率低于6％（A++等级）。这种最先进的设备克服了以往双源系统的可靠性问题。Enlitech的SS-PST利用创新的单氙弧灯基础的光谱控制，独特地满足这些新一代标准。Enlitech SS-PST在400-1100nm波长范围内的光谱偏差为11.2％，在300-1200nm范围内为13.1％。300-1700nm的输出光谱可以满足AM1.5G光谱的要求，平均光谱不匹配率低于6％（IEC 60904-9：2020）。输出光谱可调。校准设施采用这些先进工具有望有助于保持使用校准设备的各组报告性能值之间的一致性。朝着负担得起且标准化的定量技术取得进展是促进高效率多接面概念转化为具有商业竞争力的光伏产品的重要基础。可靠的准确测量消除了最终制造规模扩大和部署具有超越传统技术效率潜力的钙钛矿串联结构的障碍。Figure S1.左图：随着钙钛矿/Si串联电池顶部钙钛矿结构的辐照变化，VMPP、IMPP和ISC的变化。右图：二接面电池的示意IV曲线及其组成部分结构，其中顶部结构限制了电流。图S2. 左图：双结钙钛矿/钙钛矿电池的光电流-电压曲线。右图：顶部钙钛矿结构的辐照变化与双结钙钛矿/钙钛矿串联电池的VMPP、IMPP和ISC的关系。

被誉为“东方麻省理工”，又有着“清北复交”美誉之一的上海交通大学，在刚刚过去的2019年度，上海交通大学在 Science 上又发表了2篇高质量文章，分别为韩礼元教授团队构建稳定异质结结构提高钙钛矿太阳电池的稳定性、赵一新团队的无机钙钛矿太阳能电池最新研究成果。Science：韩礼元教授团队构建稳定异质结结构提高钙钛矿太阳电池的稳定性上海交通大学韩礼元教授领导的科研团队多年来致力于新型太阳能电池研究,近来在钙钛矿太阳能电池领域屡获佳绩。2019年，上海交通大学的韩礼元教授和杨旭东研究员（共同通讯作者）发表了关于钙钛矿的最新研究成果“Stabilizing heterostructures of soft perovskite semiconductors”（《稳固结构柔弱的钙钛矿半导体异质结》）。为解决钙钛矿稳定性问题，韩礼元教授团队设计制备了具有稳固结构的钙钛矿异质结结构。该结构主要包含一层表面富铅钙钛矿半导体薄膜，并在薄膜表面沉积氯化氧化石墨烯薄膜，通过形成氯-铅键、氧-铅键将两层薄膜结合在一起。光学、电学等表征实验结果表明，该异质结结构稳定，可以有效减少钙钛矿半导体薄膜的分解和缺陷的产生，同时也减少了逃逸离子对电荷传输层功能性的破坏。具有该异质结结构的钙钛矿太阳能电池，在一个标准太阳光光强和60 ℃条件下连续工作1000小时的后，仍然保有初始效率的90%，而且电池的稳态输出效率通过了国际公认电池评测机构-日本产业技术综合研究所（AIST）光伏技术研究中心的认证。文章信息：Stabilizing heterostructures of soft perovskitesemiconductors(Science，2019，DOI: 10.1126/science.aax8018)文章链接：https://science.sciencemag.org/content/365/6454/687Science：赵一新团队的无机钙钛矿太阳能电池最新研究成果赵一新团队和洛桑联邦理工学院Gr?tzel团队、冲绳理工大学戚亚冰团队提出了裂纹界面工程方法。不同于之前仅能对钙钛矿上表面进行钝化修饰的常规界面工程，裂纹填充界面工程在对β-CsPbI3上表面进行处理的同时，还可利用初始β-CsPbI3薄膜中存在的孔洞、缺陷等进行填充，通过这些微通道使碘化胆碱均匀分布于β-CsPbI3上下表层和内部，可以实现钙钛矿全方位的修饰改性。这些全方位分布的碘化胆碱不但全面钝化了β-CsPbI3层缺陷，而且优化了β-CsPbI3与电荷传输层之间的能级匹配，从而大幅度改善了器件的光伏性能。最终，基于缺陷修复和能级优化后的β-CsPbI3全无机钙钛矿电池获得了18%光电转换效率，经中国计量院第三方认证的最高效率18.3%，是当前无机钙钛矿太阳能电池的最高值。图4 β-CsPbI3 全无机钙钛矿材料和结构表征图5 裂纹填充界面工程处理后β-CsPbI3全无机钙钛矿文章信息：Thermodynamically stabilized β-CsPbI3–basedperovskite solar cells with efficiencies 18%（Science,2019,DOI: 10.1126/science.aav8680）文章链接：https://science.sciencemag.org/content/365/6453/591这两篇在 Science 发表的研究成果都用到了 TESCAN 双束电镜-飞行时间二次离子质谱联用系统的分析结果。TESCAN 公司是全球第一家把飞行时间二次离子质谱仪（TOF-SIMS）和镓离子（Ga+）、氙气等离子（Xe+）双束电镜集成并推向市场的仪器厂商，该集成系统具有明显的优势：测试速度快，一次性可测试整个质量数范围的元素和同位素）成像质量好空间分辨率高，利用 FIB 本身的高分辨，使用质谱的Mapping 分析达到纳米级分辨率了样品制备简单值得一提的是，和常规的EDS/WDS相比，该系统支持从氢元素开始进行检测，检出限可以达到 ppm量级，能进行同位素的检测，因而可以许多解决常规分析仪器无法检测的问题。TESCAN双束电镜-飞行时间二次离子质谱联用系统 上海交通大学分析测试中心于2017年和TESCAN建立联合实验室，是国内首家采购了TESCAN 双束电镜-飞行时间二次离子质谱联用系统的高校。分测中心充分利用FIB-SEM与TOF-SIMS联用技术氢、锂全元素分析、高空间分辨率、灵敏度检出限和同位素分析等能力，为校内和社会科研提供支撑，已经取得了丰硕的成果，目前仪器已经运行1年半，支持文章发表24篇，累计影响因子达218.9。近几年来，无论在国内和国际上，已有多个课题组采用该项分析技术进行了相关研究，并在多种期刊上发表了高水平文章，相关的研究成果正在不断地涌现。TESCAN 公司将继续致力于能够为更多的科研工作提供更多的应用技术和解决方案。

导语：与其他光伏材料相比，钙钛矿太阳能电池在性能的提升方面表现出了惊人的速度。近期，来自德国柏林科技大学的Steve Albrecht等研究者在Science正刊中报道了一个单片钙钛矿/硅串联太阳能电池，其认证的功率转换效率高达29.15%，预计还会进一步提高。现如今，钙钛矿太阳能电池生产技术逐渐趋于成熟，生产设备也逐渐小型化和便捷化。继2009年和2012年的早期关键实验之后，人们对这些生产设备的兴趣激增，目前正在进一步优化它们的性能，并寻找可行的商业应用路线。本文，我们将带您看看钙钛矿太阳能电池材料的制造过程和相关技术。什么是钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池(PSC)顾名思义是由钙钛矿材料作为核心部件制备的太阳能电池。钙钛矿材料的种类很多，但它们都有ABX3的化学通式，其中A和B是阳离子，X是阴离子。在钙钛矿光伏材料中，B通常是金属阳离子，X是卤族元素，A可以是有机或无机阳离子。重要的是，这些成分必须以一种特定的几何结构排列，A穿插在阳离子BX6八面体的间隙。如下图所示。 钙钛矿太阳能电池材料晶格结构的3D示意图（中央亮斑为B，红色为X，蓝色为A） 钙钛矿是钙钛矿太阳能电池中吸收光的材料，它吸收光子并产生电子-空穴对。之后，这个电子-空穴对会分离（也可能不会，这是导致太阳能电池效率低下的原因），释放出电子和正电荷载流子。这些电子（负）和空穴（正）载流子分别被设备中的其他材料（传输层）收集，然后流出，在外部电路中产生电压。人们尝试用各种钙钛矿材料来制备PSCs，其中常见的是MAPbI3。这种材料由基铵正离子嵌入Pb2+离子和碘离子(I-)组成的八面体框架。钙钛矿光伏薄膜材料制备太阳能电池的制备过程主要分为薄膜的制备和后续的加工。后续的加工流程与硅基太阳能电池的后续加工有些类似，涉及到微纳加工与封装等流程，我们不做详细介绍。对于薄膜的制备技术目前主要有液体旋涂和真空镀膜两类。旋涂技术由于设备简单，易于快速搭建等特点很容易在实验室实现。但是其规模化拓展性较差，器件的重复性和稳定性以及与后续加工流程的兼容性等方面仍有不足。在真空镀膜方面目前较为流行的是采用物理气象沉积（physical vapor deposition—PVD），例如热蒸发等方式。对于热蒸发技术来说，在真空室中加热钙钛矿前驱体，使它们向上蒸发并覆盖在基片上。通过对过程的精细控制，形成所需的钙钛矿薄膜。热蒸发方法制备出的薄膜不仅性能出色，同时还能与太阳能电池制造过程中需要的其他过程具备良好的兼容性 (例如，传输层和金属接触层的沉积也经常使用PVD)。热蒸发制备方案概要以制备钙钛矿太阳能电池的常用材料MAI（methylammonium iodide）和PbI（lead iodide）为例，MAI蒸发温度约为150℃，而金属卤化物PbI需要400℃~500℃。这与常规的金属热蒸发相比温度低很多，但对热蒸发源温度控制的性要求较高。传统金属热蒸发更注重所能达到的高温（可达~1800℃），如果采用传统的蒸发源生长钙钛矿材料很容易导致温度过冲，制备的薄膜性能不稳定，甚至前驱体会瞬间挥发殆尽导致生长失败。钙钛矿光伏材料除了在较低温度下生长之外，沉积速率也是一个重要的控制变量。由于沉积速率并非温度的直接函数，钙钛矿材料在沉积时需要对每一个蒸发源的速率进行标定与检测。通常在热蒸发过程中，可以采用晶振探头来探测每一个蒸发源的蒸发速率。对于常规的金属热蒸发过程，材料从蒸发源沿着直线方向到达衬底，按照类似于标准分布函数的规律在衬底上沉积成薄膜。然而对于非常易挥发的材料，例如MAI，蒸发过程中会先在源上方形成较高的蒸气压，这会导致材料向侧方扩散，导致材料在腔体的其他部位形成非必要的沉积。因此，对于钙钛矿光伏材料的沉积过程必须控制得更加精密，否则MAI容易导致其他材料的晶振传感器被污染。专业的低温热蒸发技术与设备英国Moorfield 公司基于多年的薄膜设备生产经验发布了低温蒸发(LTE)技术和相关设备。这使得科研人员能够快速建立高性能的钙钛矿光伏薄膜沉积系统。Moorfield 公司用于钙钛矿太阳能电池制备的设备包括台式nanoPVD - T15A，以及功能增强型的落地式MiniLab系列。这样的低温热蒸发系统具有以下几方面的优点：● 低温蒸发源与控制器：超低的热容量，可选择主动水冷方案实现控制和小的温度过冲；基于传感器的PID反馈回路使得温度、功率或沉积速率可控。● 石英晶振传感器探头：水冷式，降低温度影响。专业设计和安装位置，在生长高蒸汽压钙钛矿前驱体时使信号“串扰”小化。● 真空系统：专业真空腔体设计和定制，包括可选的耐腐蚀泵组系统和预抽保护功能。● 过程控制：采用先进的自动过程控制器，允许多阶段程序设定操作，每个阶段包含单个或多个源蒸发（即共同蒸发），反馈回路控制每个源的速率。● 多功能配置：允许在一个系统上通过不同的PVD技术沉积钙钛矿和其他PSC涂层。此外，系统可以配备冷却或加热样品台，用于处理热敏感基片或在沉积期间/沉积后进行热处理。nanoPVD系统中的LTE蒸发源手套箱集成式系统虽然成品PSCs元件可以在大气条件下使用，但通常有必要在惰性气氛下进行器件封装制造。因为在后的保护涂层覆盖之前，湿气和氧气会对材料性能造成影响。因此，一些PSC制备工作通常在惰性气体(如纯氩气或氮气)的手套箱中进行。基于MiniLab 026和MiniLab 090平台的Moorfield LTE系统可以与手套箱集成，允许在惰性气氛中对衬底或样品进行加工处理。Moorfield可以提供整套的手套箱集成系统或与客户选定的手套箱进行集成。其中MiniLab 026系统可以与用户已有的手套箱进行现场的集成安装。Minilab090系统样品腔（左），与手套箱集成的系统（右）总结钙钛矿材料在太阳能电池方面表现出良好的前景，真空蒸发镀膜是一种很有前途的制备方法且容易实现工业化生产。用于钙钛矿薄膜制备的沉积系统需要进行优化设计，以提高薄膜材料的品质。Moorfield Nanotechnology公司具有雄厚的专业技术基础和先进的设备解决方案，包括全套LTE蒸发源、过程控制选件和完整的沉积系统。此外Moorfield Nanotechnology还提供其他多种材料制备的专业设备，例如磁控溅射、电子束蒸发、快速制备石墨烯的nanoCVD系统。台式高精度薄膜制备与加工系统新动态Moorfield 公司在中国科学院技术物理研究所的台设备安装成功，本次在技术物理研究所安装的是台式高性能二维材料等离子软刻蚀系统—nanoETCH。该系统对输出功率的分辨率可达毫瓦量，对二维材料可实现准确的逐层刻蚀，也可实现二维材料层内缺陷制造，此外还可对石墨基材等进行表面处理。该系统目前正处于技术培训阶段，不日将正式交付使用。中国科学院技术物理研究所安装的nanoETCH系统

第33届全国化学与物理电源学术年会定于2019 年8 月16-17 日在苏州举行。本次会议将深入探讨动力电池、储能电池、太阳电池、燃料电池和新体系电池等化学与物理电源技术的发展，特别是面向未来发展新增了能源互联网和微纳可穿戴电源技术等内容，交流基础研究和应用研究的新成果。珀金埃尔默的产品在电池行业的应用已经有数十年的历史。多年来，珀金埃尔默积累了丰富的检测经验和实验数据，已经形成了一套完善的电池行业解决方案。本次会议上，我们也将携相关方案与各位参会代表见面。在为用户提供简便、高效的检测方案的同时，珀金埃尔默也在不停更新自己的解决方案，与电池行业的用户共同面对日新月异的行业发展。欢迎您光临珀金埃尔默展位（17展位）与我们的技术工程师现场交流，来了解我们能为您做什么，还有精美礼品等您来领取！扫描下方二维码，完成签到即可至我司展台领取精美礼品。关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。