串聯(lián)光伏組件提高太陽能電池效率

據(jù)德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院的德國研究人員稱，目前商用太陽能電池組件的效率只能提高到一個有限值。來自卡爾斯魯厄的Capitano研究小組將鈣鈦礦與CIGS混合，提高了光伏發(fā)電效率。

當(dāng)他們開始研究2019年7月開始的新Capitano項目時，由MichaelPowalla教授和UlrichPaetzold領(lǐng)導(dǎo)的團隊說：“在串聯(lián)太陽能組件中使用2個光活性層可以提供更多的光伏發(fā)電潛力。該技術(shù)很可能成就光伏發(fā)電的未來?！痹擁椖亢献骰锇槭前偷恰v堡州太陽能與氫能研究中心（ZSW）的研究員，KIT以及Schw bischHall的NICESolarEnergy公司。他們將基于鈣鈦礦半導(dǎo)體的薄膜太陽能電池組件與銅、銦、鎵和硒（CIGS）制成的半導(dǎo)體相結(jié)合。這種組合可實現(xiàn)高效串聯(lián)太陽能電池，光伏效率潛力超過30%，且同時具有薄膜技術(shù)的所有優(yōu)勢。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

鋰電池新設(shè)計或減少對稀有金屬依賴

為了開發(fā)鋰基電池的替代品，減少對稀有金屬的依賴，美國佐治亞理工學(xué)院研究人員開發(fā)出一種有前景的新型陰極和電解質(zhì)系統(tǒng)，用低成本的過渡金屬氟化物和固體聚合物電解質(zhì)代替昂貴的金屬和傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)。

新型陰極由氟化鐵活性材料和固體聚合物（一種塑料）電解質(zhì)納米復(fù)合材料制造。為制造這種陰極，研究人員開發(fā)了一種將固體聚合物電解質(zhì)滲透到預(yù)制氟化鐵電極中的方法，然后熱壓整個結(jié)構(gòu)，以增加密度并減少空隙。聚合物基電解質(zhì)有兩個突出優(yōu)點，一是其在循環(huán)時彎曲和適應(yīng)氟化鐵溶脹的能力強，二是能與氟化鐵形成非常穩(wěn)定的柔性界面，解決了先前電池設(shè)計中使用氟化鐵出現(xiàn)的膨脹和大量副反應(yīng)等關(guān)鍵問題。

研究人員測試了新型固態(tài)電池的幾種變體，以分析其在50 ℃高溫下超過300次充電和放電循環(huán)的性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增強電池性能的關(guān)鍵是固體聚合物電解質(zhì)。當(dāng)與固體聚合物電解質(zhì)一起使用時，即使在高溫下，金屬氟化物也顯示出非凡的穩(wěn)定性。這有望帶來更安全、更輕和更便宜的鋰離子電池。此外，氟化鐵的鋰容量是傳統(tǒng)鈷基或鎳基陰極的兩倍多。而且鐵比鈷便宜300倍，比鎳便宜150倍。（科技日報）

蒂森克虜伯海事系統(tǒng)公司推出第4代潛艇燃料電池

蒂森克虜伯海事系統(tǒng)公司在SubCon潛艇會議期間，披露了其潛艇用第4代燃料電池（FC4G），稱電池已經(jīng)完成了7萬h的測試，在可用性、冗余性、隱身性等方面取得了重要進步。

第4代燃料電池是由冗余組件構(gòu)成的高度模塊化系統(tǒng)，能在任意時刻都保持最佳性能。系統(tǒng)采用與前幾代相同的金屬氫化物儲氫罐，罐內(nèi)沒有化學(xué)活潑成分，能將氫分子安全儲存在晶格中，不發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化。重整系統(tǒng)使用柴油等液體燃料，會不可避免地產(chǎn)生二氧化碳以含硫副產(chǎn)物。這些副產(chǎn)物需要用泵溶解到海水中。這一原則同樣適用于斯特林發(fā)動機、閉循環(huán)柴油機、閉循環(huán)汽輪機等其他AIP系統(tǒng)。與重整系統(tǒng)相比，蒂森克虜伯海事系統(tǒng)公司第4代燃料電池的唯一副產(chǎn)物是水，產(chǎn)生后儲存在壓載艙內(nèi)。系統(tǒng)效率約為內(nèi)燃機的2倍，熱信號和聲信號極低。

目前，該公司已經(jīng)與7個國家或地區(qū)的海軍簽署了38套第4代燃料電池系統(tǒng)的采購合同，另有10套系統(tǒng)正在談判中。（中國船舶信息中心）

賽維與柬埔寨簽署2GW光伏電站項目

賽維太陽能科技集團與柬埔寨波羅勉省簽署了100MW光伏電站項目合同。據(jù)悉，賽維100MW光伏電站項目，是賽維在柬2GW光伏電站項目的首期項目，預(yù)計該項目竣工后，將形成60億元左右的投資規(guī)模，推動新余賽維硅片等項目釋放新的發(fā)展?jié)摿Γ切掠嗥髽I(yè)在東南亞乃至亞洲地區(qū)獲得的最大光伏訂單。而100 MW光伏電站也是世界上單體規(guī)模最大的光伏電站之一。

作為“一帶一路”建設(shè)的參與者之一，柬埔寨近年來經(jīng)濟發(fā)展快速，電力需求也隨之猛增，未來10年間電力需求的年增長將維持在10%的高位水平。為應(yīng)對能源短缺問題，該國致力于發(fā)展光伏發(fā)電等清潔高效的能源解決方案。按照規(guī)劃，柬埔寨計劃到2020年實現(xiàn)2.32GW的光伏裝機目標(biāo)。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

東南亞地區(qū)最大光伏電站正式投產(chǎn)發(fā)電

由中國電建承建的越南油汀500MW光伏項目竣工，標(biāo)志著東南亞地區(qū)最大光伏電站正式投產(chǎn)發(fā)電。油汀光伏項目由1期、2期和3期3個部分組成，總裝機500MW，是東南亞地區(qū)最大的光伏項目，也是全球最大的半浸沒區(qū)光伏項目。作為泰國和越南在新能源領(lǐng)域展開合作的標(biāo)志性項目，油汀光伏項目從一開始就受到了兩國政府的高度重視。中國電建通過國際競標(biāo)，以EPC+F的合作模式受到了業(yè)主的青睞，由華東院負(fù)責(zé)項目實施。在短短11個月的工期內(nèi)，中國電建團隊完成了對創(chuàng)新融資模式的探索和推動，克服浸沒區(qū)最高2.4m水深，完成了2000多名工作人員的調(diào)配和組織，2萬t支架、150萬塊電池板、20余萬根樁基的采購、運輸和施工，優(yōu)質(zhì)、高效地完成了各項工作，于2019年6月18日，提前實現(xiàn)了項目并網(wǎng)發(fā)電。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

化學(xué)所在有機光伏電池的室內(nèi)光應(yīng)用方面取得進展

最近，在國家自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院的支持下，中科院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實驗室侯劍輝團隊深入研究并發(fā)展了有機光伏電池在室內(nèi)光下的應(yīng)用。該團隊設(shè)計合成了新型非富勒烯受體IO—4Cl，與聚合物給體PBDB—TF混合，獲得了吸收光譜與室內(nèi)光源相匹配的光活性層。使用2700K的LED燈作為光源，在1000 lux輻照強度下，1cm2電池的開路電壓達(dá)到1.10 V，實現(xiàn)了26.1 %的能量轉(zhuǎn)換效率。

研究結(jié)果證明該OPV電池在室內(nèi)光下不僅具有高的光伏效率和優(yōu)異的穩(wěn)定性，而且對于串聯(lián)電阻和活性層厚度不敏感。如：在室內(nèi)光源連續(xù)照射1 000 h后，電池仍保持其初始的光伏性能；使用大面積涂布方法制備的4cm2電池依然可以實現(xiàn)23%以上的光伏效率。該團隊與瑞典林雪平大學(xué)教授高峰團隊密切合作，揭示了這類電池在降低能量損失方面的獨特優(yōu)勢，并對其極限效率進行了合理預(yù)測。結(jié)果表明，OPV電池在室內(nèi)光下的極限光伏效率可達(dá)50%，這意味著當(dāng)前取得的光伏效率仍然存在巨大的提升空間。（中國科學(xué)院）

微生物所創(chuàng)建出新一代生物光伏系統(tǒng)

為了提高BPV光電轉(zhuǎn)化效率，中國科學(xué)院微生物研究所李寅研究組另辟蹊徑，設(shè)計并創(chuàng)建了一個具有定向電子流的合成微生物組，來解決藍(lán)藻直接產(chǎn)電活性微弱的問題。

該合成微生物組由一個能夠?qū)⒐饽軆Υ嬖赿—乳酸的工程藍(lán)藻和一個能夠高效利用d—乳酸產(chǎn)電的希瓦氏菌組成。在這個合成微生物組中，d—乳酸是兩種微生物間的能量載體。藍(lán)藻吸收光能并固定CO2來合成能量載體d—乳酸，希瓦氏菌氧化d—乳酸進行產(chǎn)電，由此形成一條從光子到d-乳酸再到電能的定向電子流，完成從光能到化學(xué)能再到電能的能量轉(zhuǎn)化過程。

通過在遺傳、環(huán)境和裝置層面的設(shè)計、改造和優(yōu)化，研究人員有效克服了2種微生物之間生理不相容的問題。由此創(chuàng)建的雙菌生物光伏系統(tǒng)實現(xiàn)了高效、穩(wěn)定的功率輸出，其最大功率密度達(dá)到150 MW/m2，比目前的單菌生物光伏系統(tǒng)普遍提高10倍以上。采用連續(xù)流加培養(yǎng)方式，該雙菌生物光伏系統(tǒng)可穩(wěn)定實現(xiàn)長達(dá)40天以上的功率輸出，且平均功率密度達(dá)到135 MW/m2的較高水平，在產(chǎn)電時長、單裝置輸出功率2方面均達(dá)到了目前BPV系統(tǒng)的最高水平。（中國科學(xué)院）

福建物構(gòu)所有機無機雜化雙軸鐵電光伏材料研究獲進展

中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室無機光電功能晶體材料研究員羅軍華團隊在國家自然科學(xué)基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項和國家自然科學(xué)基金青年基金等資助下，首次構(gòu)筑了一例二維3層有機無機雜化雙軸鐵電體。研究發(fā)現(xiàn)：該化合物中無機八面體的扭曲和有機陽離子的有序化協(xié)同誘導(dǎo)了該化合物的鐵電自發(fā)極化；同時，該化合物獨特的對稱性破缺使其具有四個等效極化方向。進一步，基于其雙軸特性，該化合物的光伏效應(yīng)可以在多個方向之間相互轉(zhuǎn)換。該工作不僅為科研人員后續(xù)設(shè)計多軸鐵電材料提供了一種新的策略，而且進一步拓展了對無機有機雜化多軸鐵電體光伏性能的研究。（中國科學(xué)院）

寧波材料所在全固態(tài)鋰電池?zé)o鋰正極方面取得進展

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所所屬新能源所研究員姚霞銀團隊與陳亮團隊合作，通過第一性原理計算與實驗相結(jié)合的方式，創(chuàng)新性地在二硫化鐵（FeS2）中引入具有催化作用的過渡金屬，達(dá)到了在不犧牲電池質(zhì)量能量密度的前提下，提高FeS2在全固態(tài)鋰電池中的反應(yīng)動力學(xué)的目的。通過對比不同過渡金屬[銅（Cu）、鈷（Co）和鎳]對FeS2形貌及電化學(xué)性能的影響，篩選出Co對FeS2性能具有最優(yōu)化作用。并且所得到的Co0.1Fe0.9S2具有最小的顆粒尺寸，這有利于提高材料的比表面積，緩解循環(huán)過程中的體積變化以及減小電化學(xué)反應(yīng)過程中Li+的傳輸路徑。

研究人員進一步通過密度泛函理論計算的方法確定了Co摻雜后快速步能壘從2.09eV降低至1.86eV。DOS結(jié)果也顯示，由于d軌道填充作用，多一個d電子的Co使得費米能級附近態(tài)密度提高，從而提高了電化學(xué)活性。（中國科學(xué)院）

物理所等開發(fā)電化學(xué)活性多功能隔膜涂層提升鋰硫電池性能

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心清潔能源重點實驗室E01組副研究員索鎏敏與美國麻省理工學(xué)院教授李巨和博士薛偉江合作，在前期“嵌入—轉(zhuǎn)化”混合電極大幅提升鋰硫電池單體能量密度研究基礎(chǔ)上，首次開發(fā)了一種同時具有高電子-離子電導(dǎo)和電化學(xué)活性的Chevrel相硫化鉬（Mo6S8）隔膜多功能涂層，成功解決了上述問題，并將其應(yīng)用到鋰硫軟包電池的研究中。

該新型涂層成功抑制了硫化鋰（Li2S）絕緣層的形成，實現(xiàn)了傳統(tǒng)硫正極的超快速充放（25min充滿/放空）。該涂層對多硫化鋰具有很強的吸附力，成功地阻止了多硫化鋰向鋰負(fù)極一側(cè)的“穿梭”，實現(xiàn)了工業(yè)級高負(fù)載硫正極的長壽命循環(huán)。更重要的是，不同于傳統(tǒng)非活性涂層會降低全電池能量密度，該新型涂層可以匹配壓實后的硫正極，使能量密度提高20%以上。同時，研究者們與美國布魯克海文國家實驗室合作，利用目前世界上最先進的同步輻射全場X射線掃描成像技術(shù)（FFXT），首次在實際電池運行過程中研究了該涂層材料的演化機理。此外，軟包電池的性能測試進一步表明，該多功能涂層的使用可以將循環(huán)壽命提高一倍以上，對推動鋰硫電池商業(yè)化具有非常重要的意義。（中國科學(xué)院）

大連化物所電解水制氫研究取得進展

近日，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所基礎(chǔ)國家重點實驗室和太陽能研究部研究員李燦領(lǐng)導(dǎo)的團隊開發(fā)的新一代電解水催化劑，在蘇州競立制氫設(shè)備有限公司及考克利爾競立（蘇州）氫能科技有限公司制造的規(guī)?；瘔A性電解水制氫中試示范工程設(shè)備上實現(xiàn)了穩(wěn)定運行。經(jīng)過在額定工況條件下長時間的運行驗證，電解水制氫電流密度穩(wěn)定在4 000A/m2時，單位制氫能耗低于4.1kWh/m3氫氣（H2），能效值大于86%；電流密度穩(wěn)定在3 000A/m2時，單位制氫能耗低于4.0 kWh/m3H2，能效值約88%。這是目前已知的規(guī)?；娊馑茪涞淖罡咝?。

利用太陽能等可再生能源分解水制氫，是實現(xiàn)綠色氫能經(jīng)濟的必由之路，也是未來氫燃料電池的氫源發(fā)展方向。將太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)化儲存為化學(xué)能的關(guān)鍵步驟是水分解（光解水和電解水）過程。其中，電解水制氫技術(shù)相對成熟，并已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用。但電解水制氫能量轉(zhuǎn)化效率長期徘徊在50%～70%之間，是電解水成本居高不下的主要原因之一。（中國科學(xué)院）

我國大型先進商用壓水堆燃料組件實現(xiàn)批量化

燃料組件是核反應(yīng)堆的核心，中核集團4組氟化碳（CF3）燃料組件近日插入秦山2期4號機組反應(yīng)堆進行考驗。此前，已有8組CF3燃料組件入方家山核電2號機組，預(yù)計2019年年底還有8組CF3燃料組件入秦山2期1號機組。這意味著我國自主研制的首個大型先進商用壓水堆燃料組件進入批量化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。CF3燃料組件是中核集團自主研制的先進核燃料元件品牌，被譽為最強中國“芯”?，F(xiàn)有的成果表明，中核集團全面掌握了高性能核燃料研制技術(shù)，形成了完整的具有國際市場競爭力的自主燃料體系和產(chǎn)品供應(yīng)能力。（科技日報）