光伏材料
關注創建者：優秀啊 創建時間：2018-11-14
光伏材料的實例教程
有機太陽能電池(包括聚合物太陽能電池)具有重量輕、柔性、半透明等突出優點，可使用刮涂、噴墨或者卷對卷等便捷的工藝制備成大面積器件，在建筑一體化、可穿戴電子設備等方面具有巨大的應用潛力，是新一代光伏技術的重要發展方向。有機光伏材料(給/受體材料)是有機太陽能電池的核心，決定著器件的能量轉換效率。因此，發展合理的分子設計策略調制有機半導體材料的物理化學性質進而制備高效有機光伏材料，是提升有機太陽能電池效率的關鍵。
基于以上背景，蘇州大學崔超華教授課題組應邀系統評述了近年來有機光伏材料的研究進展。首先介紹了高效有機光伏材料的分子設計準則，強調了有機光伏材料的創新發展對器件性能提升的重要意義；然后針對有機光伏材料的能級調制對提升器件開路電壓的重要性，系統介紹了烷硫基側鏈工程在調控能級、提升光伏性能的策略：通過烷硫基側鏈策略分別在給電子單元、缺電子單元及共軛π橋的應用，有效調制能級，提升器件開路電壓及能量轉換效率；針對有機光伏器件活性層形貌調控的難點與挑戰，介紹了如何從光伏材料的分子設計層面有效調制分子的聚集態行為、優化活性層形貌，提升器件光伏性能：聚合物給體材料的共軛側鏈策略、小分子給體材料的柔性側鏈策略以及三元共混策略調控共混膜形貌；最后，探討和展望了現階段有機太陽能電池研究過程中存在的科學問題及未來的發展方向。
上述工作以專論形式即將在《高分子學報》2021年第6期"高分子優秀青年學者專輯"印刷出版。通訊作者為蘇州大學崔超華教授。
展開 原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.202100474
來源：中科院化學所
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展開 中科院化學所李永舫院士課題組首次提出了非等量D-A共聚策略并合成了應用于有機/聚合物太陽電池的非等量D-A共聚物給體光伏材料。基于該類材料的二元器件的開路電壓、短路電流與填充因子均得到了提升，并取得了17.71%的高能量轉換效率。該研究更深層次地探討了基于D-A共聚理論的機理，并對應用于高效有機光伏材料的D-A共聚物給體光伏材料提供了新的設計思路，對指導設計高性能D-A共聚物有機半導體材料具有重要意義。
給體單元-受體單元（D-A）共聚策略已被廣泛應用于構筑高性能有機半導體材料，用于有機發光二極管、聚合物太陽電池、有機場效應晶體管等。基于D-A共聚策略的分子結構設計的不斷優化，科研人員合成了一系列高效聚合物給體光伏材料，有力地推動了有機/聚合物太陽電池能量轉換效率的快速提升。然而，從初期的發展新型給體/受體單元，到現階段的精細調控，如側鏈工程、官能團取代等，D-A共聚物的設計優化一直處于針對單體結構進行修飾的層面。此外，盡管現如今近乎所有高效的聚合物材料都是基于D-A共聚結構，但這些D-A共聚物（包括新興的三元無規共聚物）均是由等量的給體單元和受體單元交替共聚所構成。針對聚合物長鏈組態的調控優化以及D-A共聚策略更深層機制的研究目前仍然較少。
近日，中科院化學所李永舫院士課題組首次提出了非等量D-A共聚策略。通過在聚合物長鏈中嵌入更多比例的D-單元，他們合成出了基于高效共聚物PM6的非等量D-A共聚物PM6-Dn（n=1,2,3）(圖1)。
圖1. 非等量D-A共聚物PM6-Dn（n=1,2,3）的合成方法。
展開 你是否能想到
一滴油竟能“變成”光伏料？
伴隨可持續發展意識深入人心
全世界光伏發電綜合利用經營規模快速擴大
在“碳達峰碳中和”愿景目標的引領下
光伏發電作為新能源產業中的佼佼者
在國內具有良好的發展前景
“十四五”期間
中國石化規劃建設7000座分布式光伏發電站點
推進綠色發展
EVA光伏料
作為光伏電池組件不可或缺的關鍵材料
越來越受到市場的追捧
EVA光伏料究竟是什么？
到底在光伏發電中起著怎樣的作用？
它又是如何從一滴原油演變來的？
光伏膠膜為何青睞EVA？
由于單體太陽能電池不能直接做電源使用，必須將單體太陽能電池串、并聯連接，并進行嚴密封裝，形成“光伏組件”，才能實現太陽能向電能的轉化。
形象地說，“光伏組件”就像是一塊“3+2”餅干。太陽能電池片是核心，上有鋼化玻璃層作保護，下有光伏背板層作支撐。而電池片與玻璃層之間、電池片與背板層之間，則為光伏膠膜。▲
光伏膠膜，作為太陽能電池片的封裝材料，在中間主要起到對電池片的保護作用。直接決定了光伏組件的質量及壽命。
當前，光伏膠膜的封裝材料種類包括乙烯—醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、共聚烯烴彈性體（POE）等。其中，EVA樹脂因性能優良、價格便宜，成為最主要的膠膜材料。
展開 甲胺鉛鹵鈣鈦礦(CH3NH3PbX3, X = I, Br, Cl)材料具有高的吸光系數、長的載流子擴散長度、可調控的直接帶隙、有趣的載流子輸運性質和溶液法低成本制備等突出優勢。此外，甲胺鉛鹵鈣鈦礦材料也應用于LED、激光器、光電探測器甚至催化領域，儼然成為一種“萬能材料”。然而，CH3NH3PbX3吸光材料還存在穩定性低、含有毒的鉛元素這兩個致命的缺點，這也是鈣鈦礦太陽能電池能否最終實用化所面臨的兩大挑戰性難題。因此，非常需要尋找一種新型高穩定、低毒的有機無機雜化鈣鈦礦吸光材料。
【成果簡介】
近期，湘潭大學材料學院王金斌教授及鐘向麗教授等（共同通訊作者）在美國化學會旗下的國際知名期刊ACS Applied Energy Materials上發表題為“(C6H5CH2NH3)2CuBr4: A Lead-Free, Highly Stable Two-Dimensional Perovskite for Solar cell Applications”的研究論文。這項工作首次對環境友好型銅基鈣鈦礦材料(C6H5CH2NH3)2CuBr4的光電性質、穩定性及光伏性能進行了深入研究，發現(C6H5CH2NH3)2CuBr4不僅具有較高的吸光系數, 還具有優異的全方位穩定性，是目前報道的唯一能夠同時抵抗紫外光、濕、熱的不利影響的銅基鈣鈦礦材料。最后，文章證明了這種材料具有一定的光伏效應。
【圖文導讀】
圖一：(C6H5CH2NH3)2CuBr4具有層狀鈣鈦礦結構，從SEM可以清楚地看到其層狀特征。
圖二：(C6H5CH2NH3)2CuBr4具有禁帶寬度1.81 eV、吸光系數高，并研究了其能帶結構。
圖三：(C6H5CH2NH3)2CuBr4具有良好的濕度、熱穩定性。
圖四：器件結構及光伏效率。
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覃家祥：
金發科技股份有限公司技術研究院研究員/高級工程師，全國消防標準化技術委員會電氣防火分技術委員會（SAC/TC113/SC15)委員，主要從事汽車、電子電氣、光伏材料、建筑材料等領域產品老化及壽命評價研究及標準化工作，熟知國內外高分子材料老化及燃燒試驗方法標準，承擔或參與完成7項國家及省市局科研項目，參與國家及行業標準制修定8項材，燃燒領域國家標準2項。
光伏發電是一種基于半導體材料的光伏效應將太陽光轉化為直流電能的發電技術。近年來，隨著全球對可再生能源和環境保護的關注度不斷提升，光伏發電行業發展迅速，成為未來能源領域的重要發展方向。
首先，從能源角度來看，光伏發電是一種清潔、可再生的能源，不會產生污染物和溫室氣體，符合全球對低碳、環保的能源需求。
參展范圍：
1、光伏展區
◆光伏組件、電池片、逆變器、匯流箱、控制器、接線盒、晶硅/薄膜材料、光伏支架、追蹤系統、光伏電纜、封裝玻璃、光伏生產設備、光伏運維及檢測系統等光伏配套產品及設備、光伏路燈、光伏熱水器等光伏應用電子產品。
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不同種類的光伏設備的工作原理和壽命也有所不同，不同材料的光伏設備穩定性和耐久性也不同，折舊率自然也會不同。投資額越大，光伏設備的折舊率越高。光伏設備的維修保養情況直接影響其壽命和折舊率。
3.技術進步
隨著科技的不斷進步，光伏設備的性能得到了進一步改善，從而影響了折舊率的變化。隨著技術的更新換代，老舊的設備會被新技術所替換，從而導致設備的價格下跌。
光伏，即光伏發電系統，是利用半導體材料的光伏效應，將太陽輻射能轉化為電能的一種發電系統。光伏發電系統的能量來源于取之不盡、用之不竭的太陽能，是一種清潔、安全和可再生的能源。光伏發電過程不污染環境，不破壞生態。
什么是光伏施工管理軟件？
光伏施工管理軟件是一種專門用于管理光伏開發所涉項目的管理軟件，旨在幫助光伏項目實現數字化管理，提高項目管理效率的同時，降低管理成本。
光伏支架的材料屬性如表2所示。
圍繞新能源領域，布局氫能、風能、太陽能及配套新材料項目，建設百萬噸世界級EVA光伏新材料生產基地、鋰電池隔膜材料、電解液和氫燃料電池質子交換膜等新能源重大項目。
