美科学家发现更便宜更高效的太阳能电池板材料-论文.pdf

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1、现代材料动态2014年第6期产能。Shiloh提供初始坯料、工程焊接坯、复杂冲压、模块安装及其它的设计、工程化、制造。(董丽摘译)信息参考·科技信息·美科学家发现更便宜更高效的太阳能电池板材料宾西法尼亚大学和德雷克赛尔大学的科学家花费5年时间，联合研发出一种新型陶瓷材料，设计出一种独特的太阳能电磁板，比现在市场上使用的电池板更便宜、效率更高，制造时间更短，不仅能利用紫外线，而且还能利用可见光和红外线。跟目前普遍使用的光伏材料相比，这种陶瓷材料有3个优势。一是比硅基材料薄。它是一种材料发挥两种材料的作用。二是比当今高端

2、薄膜太阳能电池材料便宜。三是这种材料是铁电物质。极性可变，能超越当今理论上的太阳能电磁材料的能源效率极限。太阳能电池效率低的部分原因是收集太阳光线的颗粒要进入太阳能电池，并且向各个方向发散。为了让它们往一个方向流动，势必要穿过很多层的材料。颗粒每穿过一次，太阳能电池的能效就减少一次。该团队的设计尽量减少层级。也就减少了损耗。他们用铌酸钾和铌酸钡镍合成钙钛矿型晶体。这种晶体比目前使用的太阳能薄膜电池化合物半导体吸收光线高6倍，转移密度高50倍。而且，调节材料的成分，效率还会提高。该材料廉价、无毒、地球储量丰富。目前该研

3、究团队己经在美国能源部阿贡国家实验室的先进光子源上完成了早期实验。如果这种设计能从便签尺寸扩大到全尺寸的太阳能电池，那么就是向太阳能电池的市场化迈进了一大步。金属所在高能量密度锂硫电池研究上取得进展单质硫作为锂硫二次电池正极材料的理论比容量高达1675mAh／g，与金属锂构成的二次电池体系理论比能量密度可达2600Wh／kg，是商业钴酸锂／石墨锂离子电池(理论能量密度360wh／kg)的7倍，同时单质硫价格低廉、产量丰富、安全无毒、环境友好，故锂硫电池被认为是很有发展前景的新一代电池。然而锂硫电池面临三个主要挑战：单

4、质硫是电子和离子的绝缘体；在充放电过程中硫易形成溶于电解液的锂多硫化物而使活性物质流失，形成较厚的Li2S2和Li2S绝缘层，阻碍活性物质的进一步扩散和反应；在充放电过程中硫发生体积膨胀和收缩会使电极材料的结构发生变化，与金属集流体发生脱离，导致循环过程中容量快速衰减、硫利用率低。因此锂硫电池的正极是限制其应用的重要瓶颈和亟待解决的难题。这些问题可通过形成碳硫复合电极材料来加以解决，但会降低整个电池的能量密度，只有碳硫复合电极材料中硫含量超过70wt％才具有应用价值。从2010年开始，中国科学院金属研究所沈阳材料科学

5、国家(联合)实验室先进炭材料研究部针对以上挑战，利用碳材料优越的导电性、良好的化学稳定性和热稳定性、大的比表面积、丰富的孔结构和表面官能团，在微观尺度上进行了碳硫复合材料的设计，将硫限制在纳米炭材料的微孔、缺陷及表面活性位，有效增加了硫的导电性并限制了多硫离子的溶解，l6