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科技产业监测(2020年第10期)【新材料】

湖南省科技信息研究所 www.huagangnb.com     时间:2021月01月25日   [字体: ]

  

  新材料

  技术前沿

  大连化学物理所:制备出高效率大面积钙钛矿太阳组件电池

  

  近日,中国科学院大连化学物理研究所薄膜太阳能电池研究组刘生忠团队采用狭缝涂布制备方法,结合高压氮气萃取和离子液体钝化钙钛矿界面技术,制备出钙钛矿太阳能电池,该电池小面积效率达到22.7%(0.09cm2),大面积组件达到19.6%(7.92cm2)。

  狭缝涂布技术以成本低、生产量大、连续性好等优点,成为钙钛矿太阳电池领域具有产业化前景的沉积技术之一。但是对于钙钛矿薄膜的大面积制备技术,如何控制大面积薄膜均匀性(厚度约500nm)和降低薄膜的缺陷密度仍具挑战。研究人员采用狭缝涂布沉积技术,结合高压氮气萃取(High pressure nitrogen-extraction)策略,有效调控钙钛矿薄膜的形核和晶粒生长,并驱动稳定中间相的形成,从而沉积制备出均匀致密的钙钛矿薄膜。研究发现,狭缝涂布沉积结合高压氮气萃取技术,可实现宽窗口大面积印刷钙钛矿薄膜,提高器件良率。此外,为有效减少钙钛矿表面缺陷,研究采用离子液体对表面进行有效钝化处理,将小面积太阳电池的效率提高至22.7%,并将该策略扩展到大面积太阳电池制造,在40mm×40mm的衬底上制备的钙钛矿电池组件的稳态输出效率达到19.4%。

  该研究表明,结合高压氮气萃取技术的狭缝涂布印刷是一种高效、宽窗口、低成本、可扩展面积的钙钛矿太阳电池制备技术,有利于促进狭缝涂布沉积工艺的发展、推动该技术在大批量卷到卷连续沉积中的应用。相关研究成果发表在《Advanced Materials》上。研究工作得到中科院战略重点研究项目、国家自然科学基金、国家重点研究项目、高等学校学科创新引智计划(“111计划”)、中科院知识创新工程等资助。

  (信息来源:中国科学院大连化学物理研究所官网)

  技术前沿

  苏州纳米所:一种简易的气凝胶轻薄化设计方法

  

  气凝胶是一种具有三维多孔网络结构的超轻固体材料,具有超低热导率,能够作为一种超级隔热材料,在航天航空、建筑节能、电动汽车及便携式电子设备等领域发挥重要作用。然而,目前大部分气凝胶均为宏观块体形态,不具备纤细、轻薄、柔长等特征。另一方面,气凝胶材料自身所具有的弱力学强度,使得其后加工(如切割、压缩)相对困难。因此,对于气凝胶低维宏观形态的设计依旧具有一定的挑战性,制约了气凝胶材料在限域空间热量管理的功能发挥,如未来新兴的5G便携式/可穿戴电子系统的实际热控需求。

  为实现气凝胶材料的轻薄化设计,中科院苏州纳米所张学同研究员团队与海南大学廖建和教授团队合作,寻找到一种可切割、可压缩的气凝胶前驱体,进而发展出一种简易的气凝胶轻薄化设计方法。通过水-叔丁醇共溶剂体系,调控硼酸与三聚氰胺的氢键组装,获得由纳米带相互缠绕、搭接而成的三聚氰胺-二硼酸盐气凝胶块体材料。该气凝胶块体具备可切割、可压缩等特征,具有良好的可加工性能。经过简易的切割、压缩及后续的高温热解,成功获得柔性、自支撑的氮化硼气凝胶薄膜。通过工艺参数调控,能够有效实现对氮化硼气凝胶薄膜厚度、密度、形状及尺寸的调控,且所得氮化硼气凝胶薄膜在室温、液氮及火焰中,均可弯曲,表现出良好的力学柔性。此外,以上述氮化硼气凝胶薄膜作为支撑材料,成功获得氮化硼气凝胶相变薄膜。得益于气凝胶自身所具有的显著毛细作用力,能够有效束缚并限域熔融态的有机固-液相变材料,防止熔融态相变材料泄露。所得氮化硼气凝胶薄膜表现出良好的形状稳定性;所得氮化硼气凝胶相变复合薄膜具有高相变焓值,并具有优于目前商业化柔性相变材料的热导率。

  该研究工作为气凝胶材料的轻薄化设计及限域空间内热能的多元化管理提供了理论支持和引导,有望在未来先进的5G便携式电子设备中实现热控管理的多元化应用。

  相关成果以“Nanoporous Boron Nitride Aerogel Film and Its Smart Composite with Phase Change Materials”为题发表在国际著名期刊《ACS Nano》上。该论文工作获得了国家重点研发计划、英国皇家学会-牛顿高级学者基金的资助。

  (信息来源:中科院苏州纳米所官网)

信息来源:竞争情报研究中心