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打破校史,江苏科技大学,首篇Nature

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2024-02-02 01:38:55

1月31日,江苏科技大学、隆基绿能科技股份有限公司、澳大利亚科廷大学等合作的研究成果“Flexible Silicon Solar Cells with High Power-to-Weight Ratios”在国际顶级期刊《Nature》上发表(DOI: 10.1038/s41586-023-06948-y)。




江苏科技大学新能源团队的李阳教授为第一作者,陈代芬教授(能源与动力学院)、许俊华和晏超教授(材料科学与工程学院)为通讯作者,郑雨荷、苏超为共同作者。该工作得到了隆基绿能李振国、徐希翔,科廷大学邵宗平,以及江科大校领导的大力支持和指导。本工作作为江苏科技大学办学90周年校庆代表性成果,也是学校首次以第一单位在《Nature》上发表的高水平研究成果,标志着江苏科技大学新能源团队及相关合作伙伴在高功率重量比柔性电池领域取得了重大研究进展。




打破校史,江苏科技大学,首篇Nature





晶体硅(c-Si)太阳能电池一直是绿色能源和可再生能源的支柱,占全球发电量的3.6%,并成为世界上大多数地区最具成本效益的新发电选择。虽然c-Si太阳能电池目前占太阳能电池市场的95%以上,其晶圆厚度通常为150-180 μm,但在卫星、航天器和无人机等一些极端应用场景中使用是不可可行的,并且需要进一步减轻太阳能电池的重量和灵活性。因此,将c-Si晶片的厚度降低到比典型的c-Si太阳能电池薄得多,从而将“薄膜太阳能电池”的优点纳入c-Si太阳能电池,是许多研究的重点。然而,所有被研究的薄c-Si太阳能电池(55-130 μm)的功率转换效率(PCEs)几十年来一直保持在23.27-24.70%的范围内。




最近,前后触点硅异质结(SHJ)太阳能电池由于其双面发电、低成本和可扩展生产的优势,与交叉触点配置相比,已成为下一代光伏器件的强大竞争者。为了在可弯曲厚度(<130 μm)的前提下进一步提高前后接触SHJ太阳能电池的性能,必须仔细研究和优化每个技术步骤(钝化,掺杂接触层生长,金属氧化物导电层沉积和网格线印刷),并有效地连接所有步骤,同时避免不必要的界面损坏。




打破校史,江苏科技大学,首篇Nature


FT和SF SHJ太阳能电池示意图(图源自Nature )





该研究报告了一种结合的方法来提高硅异质结太阳能电池的功率转换效率,同时使它们具有灵活性。研究人员使用低损伤连续等离子体化学气相沉积来防止外延,使用自恢复纳米晶体播种和垂直生长来开发掺杂触点,使用无接触激光转移印刷来沉积低遮光网格线。制备了不同厚度(55 ~ 130 μm)的高性能电池,效率分别为26.06% (57 μm)、26.19% (74 μm)、26.50% (84 μm)、26.56% (106 μm)和26.81% (125 μm)。晶圆变薄不仅降低了重量和成本,而且有利于电荷迁移和分离。




结果表明,与厚层太阳能电池相比,厚度为57 μm的柔性薄层太阳能电池具有最高的功率重量比(1.9 W g−1)和开路电压(761 mV)。所表征的所有太阳能电池的面积均为274.4 cm2,电池组件可确保在电位诱导降解和光诱导降解老化试验中的可靠性。这一技术进步为柔性、轻量化、低成本和高效太阳能电池的商业化提供了实际基础,并且有望将晶体硅太阳能电池弯曲或卷起来用于旅行。







原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06948-y










来源:江苏科技大学官网,爱科会易(uconf.com)仅用于学术交流

1月31日,江苏科技大学、隆基绿能科技股份有限公司、澳大利亚科廷大学等合作的研究成果“Flexible Silicon Solar Cells with High Power-to-Weight Ratios”在国际顶级期刊《Nature》上发表(DOI: 10.1038/s41586-023-06948-y)。




江苏科技大学新能源团队的李阳教授为第一作者,陈代芬教授(能源与动力学院)、许俊华和晏超教授(材料科学与工程学院)为通讯作者,郑雨荷、苏超为共同作者。该工作得到了隆基绿能李振国、徐希翔,科廷大学邵宗平,以及江科大校领导的大力支持和指导。本工作作为江苏科技大学办学90周年校庆代表性成果,也是学校首次以第一单位在《Nature》上发表的高水平研究成果,标志着江苏科技大学新能源团队及相关合作伙伴在高功率重量比柔性电池领域取得了重大研究进展。




打破校史,江苏科技大学,首篇Nature





晶体硅(c-Si)太阳能电池一直是绿色能源和可再生能源的支柱,占全球发电量的3.6%,并成为世界上大多数地区最具成本效益的新发电选择。虽然c-Si太阳能电池目前占太阳能电池市场的95%以上,其晶圆厚度通常为150-180 μm,但在卫星、航天器和无人机等一些极端应用场景中使用是不可可行的,并且需要进一步减轻太阳能电池的重量和灵活性。因此,将c-Si晶片的厚度降低到比典型的c-Si太阳能电池薄得多,从而将“薄膜太阳能电池”的优点纳入c-Si太阳能电池,是许多研究的重点。然而,所有被研究的薄c-Si太阳能电池(55-130 μm)的功率转换效率(PCEs)几十年来一直保持在23.27-24.70%的范围内。




最近,前后触点硅异质结(SHJ)太阳能电池由于其双面发电、低成本和可扩展生产的优势,与交叉触点配置相比,已成为下一代光伏器件的强大竞争者。为了在可弯曲厚度(<130 μm)的前提下进一步提高前后接触SHJ太阳能电池的性能,必须仔细研究和优化每个技术步骤(钝化,掺杂接触层生长,金属氧化物导电层沉积和网格线印刷),并有效地连接所有步骤,同时避免不必要的界面损坏。




打破校史,江苏科技大学,首篇Nature


FT和SF SHJ太阳能电池示意图(图源自Nature )





该研究报告了一种结合的方法来提高硅异质结太阳能电池的功率转换效率,同时使它们具有灵活性。研究人员使用低损伤连续等离子体化学气相沉积来防止外延,使用自恢复纳米晶体播种和垂直生长来开发掺杂触点,使用无接触激光转移印刷来沉积低遮光网格线。制备了不同厚度(55 ~ 130 μm)的高性能电池,效率分别为26.06% (57 μm)、26.19% (74 μm)、26.50% (84 μm)、26.56% (106 μm)和26.81% (125 μm)。晶圆变薄不仅降低了重量和成本,而且有利于电荷迁移和分离。




结果表明,与厚层太阳能电池相比,厚度为57 μm的柔性薄层太阳能电池具有最高的功率重量比(1.9 W g−1)和开路电压(761 mV)。所表征的所有太阳能电池的面积均为274.4 cm2,电池组件可确保在电位诱导降解和光诱导降解老化试验中的可靠性。这一技术进步为柔性、轻量化、低成本和高效太阳能电池的商业化提供了实际基础,并且有望将晶体硅太阳能电池弯曲或卷起来用于旅行。







原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06948-y










来源:江苏科技大学官网,爱科会易(uconf.com)仅用于学术交流