雙碳技術(shù):使用氧化鋅制造有機太陽能電池的新方法
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1、東北大學(xué):微工程電極可以降低電池制造成本
日本東北大學(xué)和美國加州大學(xué)洛杉磯分校的聯(lián)合研究團隊開發(fā)出一種新型、易于制造的、高性能碳微晶格電極,或?qū)⒂兄诮档碗姵刂圃斐杀?。研究人員致力于增加單個電池電芯中電池活性材料的負載量,來實現(xiàn)高性能、低成本電池,這意味著需要制造更厚的電極。
為防止因電極增厚導(dǎo)致電池電荷移動受限,該團隊利用3D立體光刻術(shù)打印由樹脂制成的微晶格結(jié)構(gòu),并通過熱解過程碳化、收縮微晶格,由此產(chǎn)生的硬碳陽極可以快速運輸產(chǎn)生能量的離子。晶格結(jié)構(gòu)越精細,其性能也會越發(fā)改善。隨著3D打印機分辨率提升,具有更高性價比的鈉離子電池性能最終可能超過鋰離子電池,實現(xiàn)電池制造成本的下降。
2、東南大學(xué):雙原子催化劑設(shè)計減少氨生產(chǎn)對環(huán)境的影響
中國東南大學(xué)主導(dǎo)的研究小組設(shè)計出一種雙原子催化劑,用于開發(fā)更加節(jié)能環(huán)保的氨合成方法。哈伯-博施法是目前可用于氨工業(yè)生產(chǎn)的唯一選擇,但高溫和高壓導(dǎo)致其生產(chǎn)過程產(chǎn)生高能耗和高CO2排放率。因此,研究人員一直在尋找新的節(jié)能和環(huán)保的氨合成方法。
電催化還原二氮被證明是一種有前途的方法,而催化劑設(shè)計是成功電催化二氮還原的最關(guān)鍵因素。研究人員篩選了數(shù)十種單原子和雙原子催化劑,發(fā)現(xiàn)使用鐵鉬混合物的雙原子催化劑是激活二氮的最有效方法。
3、阿德萊德大學(xué):最高性能制氫催化劑
澳大利亞阿德萊德大學(xué)的研究團隊報告了使用液體剝離方法制備三硫化鎳磷超薄納米片的方法。該納米片可作為一種多功能平臺,有效地改善各種光催化劑的產(chǎn)氫性能。
與純硫化鎘相比,使用三硫化鎳磷和硫化鎘形成的復(fù)合催化劑可以在三硫化鎳磷/硫化鎘界面形成強耦合結(jié)構(gòu),促進電子-空穴的解離和傳輸,具有最高的光誘導(dǎo)制氫速率(13,600μmolh-1g-1),改善達到1667%,是目前報道中性能最佳的結(jié)果。
4、加州大學(xué)圣地亞哥分校:新型材料打破無鉛低維鈣鈦礦太陽能電池效率天花板
加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究團隊通過基于微納集成的晶體溶液外延技術(shù),首次制備出二維/低維金屬鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體超晶格單晶,實現(xiàn)了其在三維尺度高效的載流子動力學(xué)特性。
利用該種新材料開發(fā)出的新型超晶格無鉛低維鈣鈦礦太陽能電池的效率突破現(xiàn)有最高水平(8.82%),達到12.36%。新的太陽能電池還具有0.967V的開路電壓,高于0.802V的理論極限。開路電壓是一種有助于其效率的太陽能電池特性,因此這種新型太陽能電池有可能打破當(dāng)前太陽能電池的理論效率極限。
5、大邱慶北科學(xué)技術(shù)院:解決薄膜太陽能電池孔隙缺陷提升發(fā)電效率
大邱慶北科學(xué)技術(shù)院薄膜太陽能電池研究中心與慶南大學(xué)的聯(lián)合研究團隊研究了CZTS薄膜太陽能電池孔隙形成的原因,并開發(fā)了一種可以簡單抑制孔隙形成缺陷的技術(shù)。
研究團隊通過改變金屬薄膜的沉積順序來誘導(dǎo)初始反應(yīng)期間微觀結(jié)構(gòu)的變化,實現(xiàn)抑制孔隙的形成,并確保工藝技術(shù)能夠同時解決兩種不同尺寸的孔隙問題。研究證實,在首先涂金屬鋅時金屬薄膜不會形成大孔隙,這有望進一步提高CZTS基薄膜太陽能電池的發(fā)電效率。
6、悉尼科技大學(xué):縮短固態(tài)氫燃料電池充電時間的新方法
悉尼科技大學(xué)和昆士蘭科技大學(xué)的研究小組開發(fā)了一種改善固態(tài)氫燃料電池充電時間的新方法。
研究人員開發(fā)了一種半圓柱形盤管作為內(nèi)部換熱器,顯著提高了傳熱性能。與傳統(tǒng)的螺旋盤管換熱器相比,使用新型半圓柱形盤管時,氫氣充電時間縮短了59%。目前,研究人員正研究氫解吸過程的數(shù)值模擬和繼續(xù)改善吸收時間,未來將進一步開發(fā)半圓柱形盤管換熱器。
7、中國科學(xué)院:氨氣后修復(fù)甲脒基鈣鈦礦薄膜新技術(shù)
中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所(QIBEBT)的研究團隊提出氨氣用于甲脒基鈣鈦礦薄膜的后修復(fù)的技術(shù)方法。研究發(fā)現(xiàn),甲脒陽離子和脂肪胺之間的轉(zhuǎn)亞胺反應(yīng)的主要產(chǎn)物為氨氣。因此,選擇氨氣作為的后修復(fù)氣體可以有效避免對材料成分的影響。
研究通過對溫度和壓力的進一步調(diào)控實現(xiàn)了甲脒基鈣鈦礦薄膜的高效修復(fù),顯著提升了薄膜均勻性和一致性。經(jīng)該修復(fù)技術(shù)制備的鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)了最高23.21%的光電轉(zhuǎn)換效率,這將有望加速推動鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進程。
8、韓國光州科學(xué)技術(shù)院:使用氧化鋅制造有機太陽能電池的新方法
韓國光州科學(xué)技術(shù)院使用氧化鋅成功制造了低成本、靈活和高效的大面積有機太陽能電池。目前,大多數(shù)有機太陽能電池是使用一種稱為“旋涂”的技術(shù)生產(chǎn)的,該技術(shù)具有高功率轉(zhuǎn)換效率,但可擴展性較差。此外,具有柔性電極的有機太陽能電池使用氧化銦錫,使得造價昂貴且不耐用,無法實現(xiàn)大面積生產(chǎn)。
該研究團隊使用濺射的氧化鋅和“葉片涂層”技術(shù)獲得的氧化鋅納米顆粒層形成雙層氧化鋅超薄銀膜電極,具備氧化銦錫的柔性、潤濕性和高表面能,同時也具有耐用和低成本的特性。新型雙層氧化鋅有機太陽能電池在528cm2的模塊面積下表現(xiàn)出7.67%的效率,這是目前最有效的大面積有機太陽能電池。
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