欧洲杯线上买球 周报新年特刊：有机光伏电池新记录

2016农历新年刚刚结束不久，欧洲足球赛事 的编辑小伙伴们为大家送上欧洲杯线上买球 周报新年特刊，邀您一览。

1、科学家首用石墨烯材料3D打印超级电容

美国的研究团队首次使用超轻的石墨烯凝胶3D打印出超级电容，从而为产品设计师更加自由、不受设计限制地将高效能源存储系统用于智能手机、可穿戴设备、可植入设备、电动汽车和无线传感器打开了大门。

该研究团队使用了一种被称为直接油墨书写（direct-ink writing）的3D打印工艺和该实验室自己设计的氧化石墨烯复合油墨来打印微结构，制造出可以储存能量的超级电容，比当前使用电极制造的同类电容薄10至100倍。而且，这种超级电容器的充电速度也非常快，理论上只需几分钟或者几秒钟即可充满电量。

该成果已发表在Nano Letters上。

2、提高硅太阳能电池转换率新方法

单粒铸法生产高质量的单晶硅太阳能电池具有低成本、高效率的优点。研究者们已经开发出了一种新的硅铸造方法，使硅的晶体质量的显着改善，预计将提高硅太阳能电池的效率。

硅太阳能电池的转换效率，是商业光伏主流——现在利用单晶硅将要达到20%。提高转换效率是近年增加太阳能电池价值的目标。然而，采用常规铸造多晶硅，不可能达到如此高的效率。此外，由于半导体级硅单晶太昂贵，作为多晶硅和单晶半导体硅材料的代替，“第三”型硅发展需求广。为解决这个问题，研究人员成功地开发出单粒铸法，生产出高质量、低杂质的单晶硅。

新方法包括在坩埚内溶解硅和生长的单晶硅，通过使用新的方法，产生了转换效率为18.7%的晶体太阳能电池。在未来，随着晶体缺陷和杂质的进一步降低， 单粒铸法生产的硅太阳能电池的效率将进一步提高。

3、有机光伏电池新记录

Heliatek研发团队使用有机光伏电池，使OPV多结电池转换效率高达13.2%，创造了光直接转换电能效率的新的世界纪录。

这项新的研究结果表明，世界领先技术地位的Heliatek在不断进步。在过去的10年里，效率从3%到超过13%。它也支持Heliatek的路线图，向15%效率的有机太阳能电池发展。结果也进一步验证了Heliatek利用小分子在塑料薄膜上真空沉积的独特技术方法具有可行性。

Heliatek首席技术员Martin Pfeiffer博士认为，这一成功是基于新的有机吸收材料研究，通过开发新的吸收剂分子和优化器件结构，将为大批量生产线提供基准。

4、钙钛矿与量子点共同点亮LED和太阳能技术

近期，瓦伦西亚的研究人员已经研究了钙钛矿卤化物和量子点这两种材料的相互作用，并展示了先进的发光二极管和高效的太阳能电池的巨大潜力。

来自UJI大学和UV大学的研究员已经量化了由钙钛矿卤化物和胶体量子点耦合产生的“激基复合物状态”。 钙钛矿材料生产廉价，制造简单，效率很高，具备了制造更高效太阳能电池的潜力。而量子点是发光的半导体材料，在发光二极管和太阳能电池中非常有用。当结合这两种已知光电性能的材料时，将在LED和太阳能技术上产生重要的改变。

相关研究成果发表在Science Advances上。

5、美科学家发明可用于太阳能电池的玻璃-石墨烯材料

美国一联合研究团队设计出玻璃-石墨烯复合材料，可以应用在包括太阳能电池在内的微型电子设备以及光电子设备领域。

该研究团队发现可以利用钠钙玻璃作为基底，在上面生长石墨烯。钠钙玻璃中的钠可以为石墨烯提供电子通道，这一点对于石墨烯的应用是十分重要的。研究人员表示，尽管目前他们已经掌握了基本的概念，他们仍要继续进行深入的研究，重点研究如何控制掺杂的深度以及空间分布。

这一研究成果发表在Scientific Reports上。

6、多孔石墨烯助力锂硫电池

最近，来自中国、由清华大学张强教授带领的一个研究小组，通过化学气相沉积（CVD）法在氧化钙模板上开发出一种新型多孔石墨烯类（HPG）材料，可用于大功率锂硫电池。这项工作已经在Advanced Functional Materials上发表。

由于对可持续能源系统和便携式储能设备的迫切需求，Li-S电池已被列为下一代能源存储设备的最有前途的替代方案，然而在实际应用中，还存在硫和硫化锂内在绝缘的这个艰巨的挑战。

研究人员一直在寻求使用锂阴极支架来发展层次结构和可调纳米碳材料表面，从而能有效的解决这些问题。多孔材料具有许多不同的性质和作用，因此对于锂硫电池性能的改善是很重要的。然而，这个过程十分复杂，研究人员首次提出了分层多孔氧化钙颗粒作为有效催化模板，用于制备石墨烯的简便化学气相沉积法。基于这样的方法，他们获得了一种层次丰富的微米平面空位的石墨烯多孔结构，可以作为增强硫锂电池阴极的良好载体。

7、强强联手打造下代硅太阳能电池

近日，纳电子研究中心IMEC和全球能源公司宣布他们已经扩大了关于显著提高光伏电池输出能量的合作。IMEC的下一代晶体硅太阳能电池的产业联系程序（IIAP）是一个多伙伴研发计划，致力于进一步提高硅太阳能电池和组件的转换效率，同时降低工业生产成本。

IMEC的IIAP将太阳能电池制造企业连在一起。未来的研发将突破以往的合作并建立新的研究，如22.5%大面积双面接触的n型PERT太阳能电池。IMEC将继续以先进的电池结构为发展方向，以新的低成本模块互连为概念，以智能模块和技术来更准确地进行预测。合作伙伴的目的是显着地增加光伏电池板的能量输出效率，以这种方式进一步降低太阳能发电成本。

8、复合新材料简化太阳能电池

一国际研究小组近期已通过将新材料用到标准设计上，从而简化了制造高效率硅太阳能电池的步骤。至此，一系列的太阳能电池已经应用在太阳能面板上以将太阳光转化成电能。

杰姆斯布洛克说，“太阳能电池产业的驱动力是降低成本和提高性能。”而新的研究表明，一无掺杂剂的硅电池，平均效率在百分之19以上。这种提高效率的新材料仅有一个简单的涂层工艺的顶部和底部的设备层。所以，在仅仅七步中创建太阳能电池是有可能的。

在这项研究中，研究小组利用的是一种热蒸发沉积技术所制的氟化锂和氧化钼层新型太阳能电池。当然，还有许多其他的材料有望得到测试，以检测他们是否能提高电池的效率。

9、有效提升聚合物中电子运输速度的新方法

瑞典于默奥大学的研究人员近日宣布通过控制聚合物链和晶粒取向，就可以实现半导体聚合物的高效快速充电。

该研究小组由化学家和材料科学家组成，他们发现了一种新方法，在不使用任何化学通掺杂的情况下，可以形成化合物链的竖直排列，同时在聚合物骨架上产生电子的高速传输。通过这种方法，电子的运输速度得到大幅提升，要比相同聚合物中的现有速度快将近1000倍。研究人员相信这一研究结果将改变聚合物太阳能电池以及有机发光二极管的应用前景。

由于聚合物半导体较低的电子输送能力，聚合物设备要比非聚合物设备速度更慢，效率更低，而这一方法可将聚合物设备的电子输送能力提高到和非聚合物设备相当的水平。这一研究结果发表在Advanced Materials上。论文链接：

10、树叶也能做电池？！

马里兰大学的研究人员利用像树叶作为原材料，制备出了性能优异、价格低廉的电池材料，有望替代石墨烯。

研究人员首先把橡树叶放入1000摄氏度高温中烘烤一小时，使树叶碳化，随后加入钠。橡树叶背面布满细孔，原本用来吸收水分，研究人员正好用这些细孔吸收钠电解质；树叶的正面已经变成一层层纳米结构的碳，可吸收携带电荷的钠；整个过程正好形成钠电池的正负两极。

之前他们曾用木纤维等其他天然材料制作钠电池，但发现树叶的形状和结构更适合，他们计划下一步使用不同形状的树叶制作电池，希望找到最佳厚度、结构和弹性的电能存储器。

本刊作者：杨文柱、彭文波、刘孙倩。

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