新的太阳能:夜间电池;当缺陷是好的;促进钙钛矿效率。
太阳能电池
威斯康星-麦迪逊大学的化学家,在沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的整合太阳能电池大容量电池在一个单一的装置,消除了常规发电的中间步骤,相反,将能量直接转移到电池的电解液。
该团队使用氧化还原流体电池,或RFB,能量存储在容器内的液体电解质。
根据金歌,威斯康星大学麦迪逊分校的化学教授,电池的放电晚上电力电网不能简单。“我们只是一个负载连接到一组不同的电极,通过电解液通过设备,和电力流动。”
他指出,太阳能充电和电气放电,可以重复很多周期几乎没有效率的损失。
与锂离子电池储存能量在固体电极,RFB化学能存储在电解液。“RFB相对便宜,你可以建立一个与尽可能多的存储设备的需求,这就是为什么它是网级电力储存的最有前途的方法,”金说。
在新设备,标准的硅太阳能电池安装在反应室和能量转换的细胞立即指控水性电解液,这是抽出储罐。
这种太阳能充电设备直接从内部为塔楼照明把来自太阳光的能量转移到液体电池并将其存储在容器在右下方。在放电周期、电力通过电极顶端离开设备。(来源:大卫·特南鲍姆/大学麦迪逊分校)
氧化还原流体电池市场上已经被连接到太阳能电池,“但是现在我们有一个设备,收获阳光解放电荷和直接的氧化还原状态变化电解质表面的细胞,”李蕴结说,研究生和研究的第一作者。“我们正在使用一个设备将太阳能和充电电池。它本质上是一个太阳能电池,我们可以大小RFB储罐存储所有的太阳能电池产生的能量。”
统一设计显示多个优势。“太阳能电池直接收取电解质,所以我们做的两件事,这使得为简单起见,降低成本和潜在的效率更高,”金说。
团队正致力于改进系统。一个是匹配太阳能电池电解质的化学的电压,减少损失能量转换和存储。他们也在寻找电解质与较大的电压差,目前能源存储容量的限制。
缺陷导致的性能
康涅狄格大学的科学家和美国能源部布鲁克海文国家实验室的发现高导电性的属性在碲化镉,一种很有前途的材料,可以有一天超过硅太阳能电池的性能。
学习时的影响氯溶液治疗碲化镉太阳能电池,研究小组注意到微小断层内部和晶体之间的材料作为导电通路,缓解了电流的流动。
通常情况下,这样的平面缺陷——fault-like失调的原子排列在一个材料-被视为一件坏事。他们可以创建终端陷阱材料在太阳能电池中断电流的流动,降低效率。但事实恰恰相反,似乎,碲化镉。
这张图片展示了一片与3 d剖面的碲化镉暴露的途径电导率(亮点)在水晶谷物和整个材料的平面缺陷。(来源:贾斯汀Luria /康州大学的形象)
“碲化镉是一种市场化的技术和硅基太阳能电池的主要竞争对手,”贾斯汀说,博士后项目的主要研究者之一。“这项研究确定了新路径优化碲化镉太阳能电池的性能,增加我们对这个有前途的材料的导电性质的理解。”
“已经有一个billion-dollar-a-year行业碲化镉太阳能电池,和其他很多工作探索硅的替代品,”Eric止住血,说电子显微镜集团的负责人布鲁克海文国家实验室中心功能纳米材料。”,但所有这些选择,因为他们的晶体结构,有更高的趋势形成缺陷…在碲化镉的情况下,我们可能需要找到方法让更多的缺陷,或寻找其他材料的缺陷提高性能。”
提高钙钛矿效率
与此同时,实验室EPFL集成铷离子钙钛矿,维护特殊稳定超过500在充足的阳光下连续几个小时在85°C,而推动能量转化效率公布了创纪录的21.6%的价值。根据实验室提交专利创新。
钙钛矿,热稳定性是一个问题,可以极大地限制了太阳能电池的长期效率、细胞的结构随着时间的推移可以退化。一个解决方案是将钙钛矿与其他材料,比如铯,可以提高细胞的稳定性的前提下将光转化成电流的效率。
钙钛矿的截面太阳能电池通过扫描电子显微镜。(来源:M.Gratzel /欧洲)
还表明,钙钛矿细胞构建项目与铷提供电压接近所谓的“热力学极限,”,这是把阳光转换成电能的理论最大效率。Michael Saliba根据博士后的项目,“这铺平了道路走向一个工业部署,新一代的光电钙钛矿。”
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