钙钛矿太阳能电池具有优异的光伏性能和低成本溶液加工性能，具有广阔的应用前景。钙钛矿活性层和相关电荷传输层是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分，对电池的光伏性能和稳定性起着重要作用。因此，开展电荷传输材料的研究对于推动钙钛矿电池的发展具有积极意义。 近年来，中国科学院化学研究所绿色印刷院重点实验室宋延林课题组在钙钛矿太阳能电池高质量薄膜及高性能器件制备方面取得系列进展。近期，该课题组在钙钛矿电池中电子传输材料研究方面取得新进展。常规的钙钛矿电池一般使用N-型无机氧化物半导体如二氧化钛、二氧化锡等作为电子传输层。这种溶液涂布的无机半导体一般需要高温热处理工艺，不利于柔性电池的制备。同时，这些无机半导体对紫外光敏感，影响钙钛矿电池的光伏性能和稳定性。该研究采用原位环化聚丙烯腈作为电子传输层，取代传统的无机氧化物半导体制备高效和稳定的钙钛矿电池。科研人员将聚丙烯腈溶液涂布到导电玻璃基底上，通过热处理原位形成环化聚丙烯腈薄膜。这种原位环化聚丙烯腈覆盖度好，表现出良好的电子传输性能。基于这种环化聚丙烯腈电子传输层的钙钛矿电池呈现出良好的光伏性能和稳定性。 相关研究成果发表在《德国应用化学》上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部和北京市自然科学基金委员会的支持。 查看详细>>

英国剑桥大学研究人员开发出一种可以大规模回收再生水泥的新方法，还能显著减少二氧化碳排放。这种方法如果能广泛应用，有望在向净零排放的转型过程中发挥重要作用。 刊发在新一期英国《自然》杂志的这项研究指出，水泥是重要的建筑材料，也是温室气体排放的重要来源。水泥由石灰石(碳酸钙)和黏土在窑中高温烧制而成，这一过程产生了全球7.5%的人为二氧化碳排放。水泥需求量很大，又很难回收再生，降低其生产中的二氧化碳排放是一大挑战。 剑桥大学研究人员发现，将废水泥加入废钢铁重熔工艺中可以解决这个难题。钢铁是全球回收再生率最高的材料之一，废钢铁加入生石灰等材料在电弧炉中重熔可以得到新的钢。生石灰起到去除废钢铁中杂质的作用，生产后会成为废炉渣。 研究人员说，如果用废水泥部分替代生石灰加入电弧炉，再添加少量氧化物材料，就可一举两得：一方面回收了钢铁，一方面废水泥在此过程中最终生成新的活性水泥。 他们在英国开展的小规模测试表明，用废水泥添加氧化铁的组合效果最好，如果比例得当且冷却足够快就能得到活性水泥。虽然这样生成的水泥相比传统水泥含铁量更高，但研究人员表示这对水泥的性能影响不大。 研究人员表示，这种方法不会增加水泥或钢材的生产成本，而且能有效降低水泥和钢材生产中的碳排放量。如果电弧炉用可再生能源供电，这种方法最终可以生产出零碳排放的水泥。他们计划不久后进行更大规模的试生产。 查看详细>>

近日，我国科研团队在钙钛矿发光二极管（LED）研究领域取得重大突破。通过加快辐射复合速率，显著提高荧光量子效率，使钙钛矿LED外量子效率突破30%大关，接近实现产业化水平。相关研究成果的论文日前在国际学术期刊《自然》发表。 钙钛矿半导体材料的LED是一类新兴的薄膜LED，具有加工工艺简便、高亮度高效率等特性，近年来在光电器件研究领域备受瞩目，成为全球新型发光与显示技术竞争的焦点。 近年来，西北工业大学柔性电子研究院、柔性电子国家基础（前沿）科学中心首席科学家、中国科学院院士黄维和南京工业大学柔性电子（未来技术）学院教授王建浦（现任常州大学副校长）领衔的创新团队，在钙钛矿LED研究方面取得一系列创新成果。 钙钛矿发光材料有三维、低维之分，其中三维钙钛矿最有潜力实现高亮度下的高效率发光，对未来发光显示技术实现产业化意义重大。然而，三维钙钛矿LED外量子效率普遍停留在20%左右，整体性能提升遭遇瓶颈。 为解决三维钙钛矿材料荧光量子效率提升这一世界性难题，该团队另辟蹊径，创造性地提出了一种通过调控晶体生长的方法，以生成辐射复合速率更快的钙钛矿晶相，从而显著提高了荧光量子效率的新工艺。 “团队运用这一创新性方法成功地保持了三维钙钛矿的亚微米结构，使得器件的光提取效率不受影响，达到了双管齐下的效果。由此实现了96%的荧光量子效率和32%的光提取效率，并进一步制备出外量子效率超过30%的高效钙钛矿LED。”王建浦教授介绍说。 谈及钙钛矿LED的发展，黄维院士表示，“这一重大突破进一步彰显了基于钙钛矿半导体材料的薄膜LED技术的巨大潜力，必将推动基于钙钛矿LED的显示技术的产业化步伐。同时，预示着其在高效绿色照明领域的广泛应用前景。” 查看详细>>

全聚合物太阳能电池具有良好的透明性、溶液加工性和出色的机械灵活性等特点，因而受到关注。由于聚合物存在的长共轭分子骨架和大分子量使得微观形态难以调控，限制了全聚合物太阳能电池的短路电流密度和填充因子。此外，作为评估应用前景的关键，柔性器件的应力应变特性与机械稳定性之间没有明确统一的评价标准，制约了光伏器件性能与机械稳定性的发展，并混淆了未来的研究方向。 近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员包西昌带领的先进有机功能材料与器件研究组，设计具有苯基烷基侧链的小分子作为固体添加剂，在特征侧链的辅助下与聚合物受体产生的多重非共价相互作用，尤其是添加剂苯基烷基的苯基与受体端基之间形成新的非共价键，提高了PY-IT亚晶相的分子间作用强度和有序性，提升了全聚合物太阳能电池的光伏性能和机械稳定性。通过独立诱导分子堆叠和垂直相分离，伪平面异质结的全聚合物太阳能电池实现了19.01%的效率和近80%的填充因子，这是当前全聚合物太阳能电池的最高值之一。同时，科研人员探讨断裂伸长率、韧性、弹性变形、弹性模量和屈服强度等各种变量在应力应变下的变化发现，与传统断裂伸长率和弹性模量相比，活性层的弹性形变可以更真实地反映器件的相分离自修复能力和弯曲稳定性，这为开发具有优异性能和机械灵活性的先进全聚合物太阳能电池提供了研究思路。 相关研究成果发表在《能源与环境科学》(Energy&Environmental Science)上。研究工作得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、山东能源研究院专项基金、山东省博士后创新人才支持计划等的支持。 查看详细>>