电力/性能:11月27日

混合太阳能氢和电力
劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员开发了一个人工光合作用的太阳能电池的能力都将太阳的能量存储为氢通过水直接分裂和输出电力。

混合光电化学和伏打(HPEV)细胞被限制其他水分离设备,对硅的发电能力。通常,这些设备是由一堆与每一层吸收不同波长吸光材料。当每一层吸收光它构建一个电电压。这些单独的电压组合成一个电压大到足以把水分解成氧气和氢燃料。

然而,当前通过的设备是有限的,不执行以及硅材料。“这就像总是运行在第一档,”吉迪恩戈夫说,联合中心的博士后研究员在伯克利实验室人工光合作用(JCAP)。“这是能量,你可以收获,但因为硅不是代理在其最大功率点,大部分的激发电子在硅有无处可去,所以他们失去了能量利用之前做有用的工作。”

在水分解设备,正面通常是致力于太阳能燃料生产,和背面作为一个插座。绕开传统系统的局限性,他们添加了一个额外的电接触到硅组件的表面,导致一个HPEV装置有两个联系人在后面而不是一个。回额外的出口将允许当前分裂成两个,这样一个当前有助于太阳能燃料生成的一部分,剩下的可以提取为电力。

HPEV细胞的额外的出口将允许当前分裂成两个,这样一个当前有助于太阳能燃料生成的一部分,剩下的可以提取为电力。(来源:伯克利实验室,JCAP)

传统太阳能氢发生器基于硅和钒酸铋的组合,这种材料被广泛研究了太阳能水分解,会产生氢在太阳能的效率6.8%。

团队的原型HPEV细胞收获剩下的电子不会导致燃料发电。这些剩余电子而不是用来产生电力,导致大幅增加在整个太阳能转换效率、济夫说。而同样的6.8%的太阳能仍存储为氢燃料,另一个13.4%的太阳能可以转化为电能。这导致总效率为20.2%,比传统太阳能氢电池的三倍。

研究人员计划继续工作HPEV概念。

钙钛矿领导效率记录
剑桥大学的研究人员,中国科学院,谢菲尔德大学、牛津大学、南京理工大学设立一个新的效率为20.1%的记录基于钙钛矿半导体发光二极管,最好的有机发光二极管看齐。

钙钛矿的led可以更便宜比oled和可调谐发光在可见光和近红外光谱与高色纯度。而钙钛矿更经常使用太阳能电池著称,通过形成一个复合层钙钛矿与聚合物,它们可以实现光发射效率接近薄膜oled的理论效率限制。

perovskite-polymer混合散装异质结构中使用的设备是由二维和三维钙钛矿组件和一个绝缘聚合物。当一个超高速激光照在结构、双电荷携带能量从2 d区域移动到3 d地区1000000000000秒。分开收费3 d地区然后重组发光非常有效。

“这perovskite-polymer结构有效地消除non-emissive损失,第一次perovskite-based设备,这是实现“从剑桥大学卡文迪许实验室大为迪说。“通过混合这两个,我们可以防止电子和正电荷通过缺陷重组钙钛矿结构。”

“最好的这些设备的外部量子效率高于20%,电流密度与显示应用程序,设置led钙钛矿的新纪录,这是一个类似的效率价值最好的oled在当今市场上,“剑桥Baodan赵说。

尽管如此,钙钛矿led将需要更好的稳定消费电子产品中使用。一生虽然增加了从几秒到目前的近50个小时的半衰期,这是远远没有足够长的时间在商业上可行。“理解led的降解机制是未来的关键改进,”迪说。

有弹性的太阳能
莱斯大学的工程师们开发了一个灵活的,有弹性的有机光伏低但恒发电。

等应用程序纳入服装、有机光电有更好的性能比硅:他们可以薄,轻,半透明。然而,尽管典型商业硅太阳能电池效率达到22%,有机太阳能电池最高为15%。

较低的效率研究人员并不关心,但有机太阳能电池的脆性。一直痴迷于“字段效率图很长一段时间,”拉斐尔Verduzco说,化学和生物分子工程师大米。“有增加这些设备的效率,但力学性能也是非常重要的,这一部分的被忽视了。如果你伸展或弯曲的东西,得到裂缝在活性层和设备失败。”

Verduzco说解决脆性问题的一种方法是找到聚合物或其他有机半导体,天生是灵活的,但他的实验室开始采取了另一种思路。“我们的想法是坚持的材料,精心开发了20多年,我们知道工作,并找到一种方法来改善其力学性能,”他说。

要做到这一点,研究人员补充说在含硫thiol-ene试剂,与有机聚合物混合,然后相互交联提供的灵活性。找到合适的量是非常重要的;太少thiol-ene离开了结晶聚合物在压力下容易开裂,而太多的抑制物质的效率。

甜蜜的地方细胞保留他们的效率和获得的灵活性是thiol-ene约20%。“他们小分子,不破坏形态,“Verduzco说。“我们可以照紫外线加热或只是等待,随着时间的推移,网络将形成。化学是温和的,快速和高效。”

莱斯大学正在开发灵活的有机光电化学添加剂,减轻了材料的脆性特征。实验室采用thiol-ene分子渗透的聚合物,形成网状材料可伸缩不失效率。(来源:杰夫Fitlow /莱斯大学)

拉伸时,光电流基本上没有损失约20%应变,虽然材料弯曲在菌株仍超过30%,它成为无用的太阳能电池。

破坏应变下材料即使应变释放的影响。“应变影响这些水晶域包和如何转化为微观破坏的设备,“Verduzco说。“空穴和电子仍然需要路径得到相反的电极。”

他说实验室工作时希望尝试不同的有机光伏材料与少添加剂使他们更加可伸缩大测试细胞。