新能源材料

串聯(lián)光伏組件提高太陽(yáng)能電池效率

據(jù)德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院的德國(guó)研究人員稱，目前商用太陽(yáng)能電池組件的效率只能提高到一個(gè)有限值。來(lái)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(xiàng)目時(shí)，由MichaelPowalla教授和UlrichPaetzold領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)說(shuō)：“在串聯(lián)太陽(yáng)能組件中使用2個(gè)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(lái)?！痹擁?xiàng)目合作伙伴是巴登—符騰堡州太陽(yáng)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(yáng)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(shí)現(xiàn)高效串聯(lián)太陽(yáng)能電池，光伏效率潛力超過(guò)30%，且同時(shí)具有薄膜技術(shù)的所有優(yōu)勢(shì)。（中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)）

鋰電池新設(shè)計(jì)或減少對(duì)稀有金屬依賴

為了開發(fā)鋰基電池的替代品，減少對(duì)稀有金屬的依賴，美國(guó)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(guò)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(gè)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(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，一是其在循環(huán)時(shí)彎曲和適應(yīng)氟化鐵溶脹的能力強(qiáng)，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(jì)中使用氟化鐵出現(xiàn)的膨脹和大量副反應(yīng)等關(guān)鍵問(wèn)題。

研究人員測(cè)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(guò)300次充電和放電循環(huán)的性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)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(shí)，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(lái)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?qǐng)?bào)）

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(huì)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(wàn)h的測(cè)試，在可用性、冗余性、隱身性等方面取得了重要進(jìn)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(shí)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(chǔ)氫罐，罐內(nèi)沒(méi)有化學(xué)活潑成分，能將氫分子安全儲(chǔ)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(huì)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(dòng)機(jī)、閉循環(huán)柴油機(jī)、閉循環(huán)汽輪機(jī)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(chǔ)存在壓載艙內(nèi)。系統(tǒng)效率約為內(nèi)燃機(jī)的2倍，熱信號(hào)和聲信號(hào)極低。

目前，該公司已經(jīng)與7個(gè)國(guó)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(gòu)合同，另有10套系統(tǒng)正在談判中。（中國(guó)船舶信息中心）

賽維與柬埔寨簽署2GW光伏電站項(xiàng)目

賽維太陽(yáng)能科技集團(tuán)與柬埔寨波羅勉省簽署了100MW光伏電站項(xiàng)目合同。據(jù)悉，賽維100MW光伏電站項(xiàng)目，是賽維在柬2GW光伏電站項(xiàng)目的首期項(xiàng)目，預(yù)計(jì)該項(xiàng)目竣工后，將形成60億元左右的投資規(guī)模，推動(dòng)新余賽維硅片等項(xiàng)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(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，電力需求也隨之猛增，未來(lái)10年間電力需求的年增長(zhǎng)將維持在10%的高位水平。為應(yīng)對(duì)能源短缺問(wèn)題，該國(guó)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(jì)劃到2020年實(shí)現(xiàn)2.32GW的光伏裝機(jī)目標(biāo)。（中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)）

東南亞地區(qū)最大光伏電站正式投產(chǎn)發(fā)電

由中國(guó)電建承建的越南油汀500MW光伏項(xiàng)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(xiàng)目由1期、2期和3期3個(gè)部分組成，總裝機(jī)500MW，是東南亞地區(qū)最大的光伏項(xiàng)目，也是全球最大的半浸沒(méi)區(qū)光伏項(xiàng)目。作為泰國(guó)和越南在新能源領(lǐng)域展開合作的標(biāo)志性項(xiàng)目，油汀光伏項(xiàng)目從一開始就受到了兩國(guó)政府的高度重視。中國(guó)電建通過(guò)國(guó)際競(jìng)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(xiàng)目實(shí)施。在短短11個(gè)月的工期內(nèi)，中國(guó)電建團(tuán)隊(duì)完成了對(duì)創(chuàng)新融資模式的探索和推動(dòng)，克服浸沒(méi)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(wàn)t支架、150萬(wàn)塊電池板、20余萬(wàn)根樁基的采購(gòu)、運(yùn)輸和施工，優(yōu)質(zhì)、高效地完成了各項(xiàng)工作，于2019年6月18日，提前實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電。（中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)）

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

最近，在國(guó)家自然科學(xué)基金委和中國(guó)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(shí)驗(yàn)室侯劍輝團(tuán)隊(duì)深入研究并發(fā)展了有機(jī)光伏電池在室內(nèi)光下的應(yīng)用。該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(qiáng)度下，1cm2電池的開路電壓達(dá)到1.10 V，實(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)23%以上的光伏效率。該團(tuán)隊(duì)與瑞典林雪平大學(xué)教授高峰團(tuán)隊(duì)密切合作，揭示了這類電池在降低能量損失方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其極限效率進(jìn)行了合理預(yù)測(cè)。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(guó)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(guó)科學(xué)院微生物研究所李寅研究組另辟蹊徑，設(shè)計(jì)并創(chuàng)建了一個(gè)具有定向電子流的合成微生物組，來(lái)解決藍(lán)藻直接產(chǎn)電活性微弱的問(wèn)題。

該合成微生物組由一個(gè)能夠?qū)⒐饽軆?chǔ)存在d—乳酸的工程藍(lán)藻和一個(gè)能夠高效利用d—乳酸產(chǎn)電的希瓦氏菌組成。在這個(gè)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(lái)合成能量載體d—乳酸，希瓦氏菌氧化d—乳酸進(jìn)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(guò)程。

通過(guò)在遺傳、環(huán)境和裝置層面的設(shè)計(jì)、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(wèn)題。由此創(chuàng)建的雙菌生物光伏系統(tǒng)實(shí)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)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(shí)長(zhǎng)、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(guó)科學(xué)院）

福建物構(gòu)所有機(jī)無(wú)機(jī)雜化雙軸鐵電光伏材料研究獲進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室無(wú)機(jī)光電功能晶體材料研究員羅軍華團(tuán)隊(duì)在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家杰出青年基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)和國(guó)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(jī)無(wú)機(jī)雜化雙軸鐵電體。研究發(fā)現(xiàn)：該化合物中無(wú)機(jī)八面體的扭曲和有機(jī)陽(yáng)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(shí)，該化合物獨(dú)特的對(duì)稱性破缺使其具有四個(gè)等效極化方向。進(jìn)一步，基于其雙軸特性，該化合物的光伏效應(yīng)可以在多個(gè)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(jì)多軸鐵電材料提供了一種新的策略，而且進(jìn)一步拓展了對(duì)無(wú)機(jī)有機(jī)雜化多軸鐵電體光伏性能的研究。（中國(guó)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(jìn)展

中國(guó)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(tuán)隊(duì)與陳亮團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)第一性原理計(jì)算與實(shí)驗(yàn)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(guò)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(dòng)力學(xué)的目的。通過(guò)對(duì)比不同過(guò)渡金屬[銅（Cu）、鈷（Co）和鎳]對(duì)FeS2形貌及電化學(xué)性能的影響，篩選出Co對(duì)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(guò)程中的體積變化以及減小電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中Li+的傳輸路徑。

研究人員進(jìn)一步通過(guò)密度泛函理論計(jì)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(gè)d電子的Co使得費(fèi)米能級(jí)附近態(tài)密度提高，從而提高了電化學(xué)活性。（中國(guó)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(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心清潔能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室E01組副研究員索鎏敏與美國(guó)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(shí)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(wèn)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(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)硫正極的超快速充放（25min充滿/放空）。該涂層對(duì)多硫化鋰具有很強(qiáng)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(shí)現(xiàn)了工業(yè)級(jí)高負(fù)載硫正極的長(zhǎng)壽命循環(huán)。更重要的是，不同于傳統(tǒng)非活性涂層會(huì)降低全電池能量密度，該新型涂層可以匹配壓實(shí)后的硫正極，使能量密度提高20%以上。同時(shí)，研究者們與美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作，利用目前世界上最先進(jìn)的同步輻射全場(chǎng)X射線掃描成像技術(shù)（FFXT），首次在實(shí)際電池運(yùn)行過(guò)程中研究了該涂層材料的演化機(jī)理。此外，軟包電池的性能測(cè)試進(jìn)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(duì)推動(dòng)鋰硫電池商業(yè)化具有非常重要的意義。（中國(guó)科學(xué)院）

大連化物所電解水制氫研究取得進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和太陽(yáng)能研究部研究員李燦領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新一代電解水催化劑，在蘇州競(jìng)立制氫設(shè)備有限公司及考克利爾競(jìng)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(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過(guò)在額定工況條件下長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行驗(yàn)證，電解水制氫電流密度穩(wěn)定在4 000A/m2時(shí)，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(shí)，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)模化電解水制氫的最高效率。

利用太陽(yáng)能等可再生能源分解水制氫，是實(shí)現(xiàn)綠色氫能經(jīng)濟(jì)的必由之路，也是未來(lái)氫燃料電池的氫源發(fā)展方向。將太陽(yáng)能等可再生能源轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存為化學(xué)能的關(guān)鍵步驟是水分解（光解水和電解水）過(guò)程。其中，電解水制氫技術(shù)相對(duì)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(zhǎng)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(guó)科學(xué)院）

我國(guó)大型先進(jìn)商用壓水堆燃料組件實(shí)現(xiàn)批量化

燃料組件是核反應(yīng)堆的核心，中核集團(tuán)4組氟化碳（CF3）燃料組件近日插入秦山2期4號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆進(jìn)行考驗(yàn)。此前，已有8組CF3燃料組件入方家山核電2號(hào)機(jī)組，預(yù)計(jì)2019年年底還有8組CF3燃料組件入秦山2期1號(hào)機(jī)組。這意味著我國(guó)自主研制的首個(gè)大型先進(jìn)商用壓水堆燃料組件進(jìn)入批量化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。CF3燃料組件是中核集團(tuán)自主研制的先進(jìn)核燃料元件品牌，被譽(yù)為最強(qiáng)中國(guó)“芯”?，F(xiàn)有的成果表明，中核集團(tuán)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(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的自主燃料體系和產(chǎn)品供應(yīng)能力。（科技日?qǐng)?bào)）