日本开发出可在微弱光线下发电的光伏电池

日本研发无机钙钛矿太阳能电池，解决电池遇热衰
退难题
日本冲绳科技技术大学院（OIST）近日成功研发新型无机钙钛矿电池，可望降低太阳光电成本与解决钙钛矿电池遇热降解挑战，并同时满足高效率与稳定性等要求。

 钙钛矿电池是一种新兴的太阳能电池，与目前市占率最高的硅晶电池相比，其光电转化效率高，成本更便宜，更可溶解在溶液中，再喷涂到基材上。

但钙钛矿太阳能电池存在热稳定性跟遇热劣化（长时间日照曝晒后光转换效率下降）在等难题，因此推广应用上存在困难。

 钙钛矿电池热稳定差是由于其中的有机材料通常不耐热，遇热容易衰退，根据《Advanced Energy Materials》的研究，该团队研发的新型电池对此作出了重大改变，以无机材料替代了有机材料，让钙钛矿太阳能电池更加稳定。

OIST 能源材料与表面科学部门Zonghao Liu 表示，无机钙钛矿太阳能电池曝晒300 小时之后，光电转换效率（PCE）仅下降8%。

 不过全无机钙钛矿太阳能电池的光吸收效率比有机无机混成材料（organic-inorganic hybrid material）还要低，因此研究人员利用锰来提高电池性能，借由锰改变材料晶体结构，并进一步提高光捕获能力。

为防止因热度造成电池劣化，新型无机钙钛矿电极以碳取代旧有的黄金。

与需要高温与真空环境的黄金材料相比，这种电极很明显更便宜跟易于生产，碳也可以直接印刷在太阳能电池上。

 上图为新型无机钙钛矿电池的构造，由多层材料组成，底部为仅有几毫。

光伏电池在黑暗中也能发电？日经中文网
日本国际尖端技术综合研究所日前开发出了在漆黑环境也能发电的光伏电池。

该电池可借助人眼无法看到的红外光产生电力，点亮耗电量较少的发光二极管（LED）灯。

该研究所计划面向不用电源的紧急照明用灯等寻求该技术的实用化。

在漆黑室内也能发电的“染料敏化型”光伏电池
早稻田大学教授逢坂哲弥等人提供了协助。

在电极的表面粘贴水晶颗粒物形成薄膜状的光伏电池，水晶可吸收肉眼无法看到的红外光，然后传递给染料，进而转换为电能。

这种电被称为“染料敏化型”光伏电池。

研究团队试制7厘米见方的光伏电池，即使处在人眼感觉黑暗的14勒克斯（勒克斯为显示亮度的单位）环境下，也能点亮小型LED灯。

如果周围亮度为200勒克斯，转换效率将达18%以上。

日本研发次世代太阳能电池转换率达30%
发布日期：2012-07-03 10:08:02 浏览次数：159
世纪新能源网讯，日经新闻2日报导，为了重振在国际竞争上屈居劣势的太阳能电池产业，日本产官学将携手研发次世代太阳能电池产品，目标为研发出可用低成本量产高转换效率的太阳能电池。

据报导，Panasonic、Kaneka、三菱电机等日本企业计划和日本文部科学省、经济产业省等政府机构合作，活用东京工业大学小长井诚教授所发表的新技术，携手研发次世代太阳能电池产品，其光电转换率预估将可达到30%以上水准。

据报导，目前的太阳能电池以「矽」为主要材料，且通常呈现「平面」的状态，而小长井诚所发表的新技术，则是藉由活用奈米科技，制作出像针一样的细微凹凸，借此增加「矽」的表面积，提高光电转换效率。

日经曾于去年4月25日报导指出，日本太阳能电池龙头厂Sharp已和东京大学的荒川泰彦等教授成功透过电脑解析出可将太阳能电池光电转换率自现行的20%左右一口气大幅提
升至75%以上的电池构造。

据报导，Sharp所设计的太阳能电池构造可将现行一般太阳能电池所无法捕捉的红外光转换成电力，进而可大幅提升太阳能电池的光电转换效率。

太阳能电池“布”：室内光线下也能发电北极星太阳能光伏网 2013-10-16 10:54:08 我要投稿关键词: 太阳能电池光伏电池转换效率光伏技术北极星太阳能光伏网讯:为了实现在昏暗的室内也能高效发电、成本仅为1000日元的“粘贴型传感器”，柔性太阳能电池的开发正在进行之中。

将把采用可降低成本的有机半导体制造的薄膜太阳能电池制成nm(10-9m)级微细纤维状，再编织成“布”。

计划将这种太阳能电池用于植物工厂。

日本NMEMS技术研究机构绿色传感器网络研究所大冈山研究中心主任谷冈明彦以《传感器网络系统中纳米纤维独立电源的开发》为题发表演讲，介绍了这种太阳能电池的开发详情。

目前正在开发的太阳能电池的目标是，面向传感器网络终端用途，实现安装后无需更换的自给电源，无需再更换电池。

作为传感器网络终端的电源，也可使用现有的纽扣型电池，但是达到使用寿命之后必须更换。

谷冈正在开发的是在室内光线下也能充分发电的太阳能电池。

据介绍，一般室内的照度为窗前1000lux、桌上400lux、桌下100lux。

谷冈的目标是开发出只要达到桌上400lux的照度，就能驱动传感器网络终端的太阳能电池。

适合传感器网络终端使用环境的特性为了使太阳能电池具备适合创可贴型传感器网络终端的特性，谷冈使用了有机半导体中的高分子型材料。

采用有机半导体的太阳能电池的特点是，使用树脂基板而非硅基板，从而可将太阳能电池做得轻、薄而且柔软。

如果能够粘贴在物体上，便可实现自由布局。

而且，即便在安装时及安装后施加外力也不易损坏。

这种太阳能电池不仅厚度薄，而且可简化安装夹具，因此安装时也不占地方。

使用有机半导体还易于降低量产成本。

因为无需使用昂贵的、庞大的真空制造设备，只需在空气条件下涂覆高分子材料并形成薄膜半导体即可。

而且，可靠性及寿命也可充分满足需求。

因为可使其具备蓄电功能，所以在达不到所需照度的环境中也能稳定供应电力。

采用有机半导体的太阳能电池的发电效率已达到并不逊色于住宅及工业使用的非晶(多晶)硅型太阳能电池的水平。

专吸收紫外线的新型太阳能电池日本研究人员开发成功一种小型透明太阳能电池。

这是一种利用透明氧化物半导体，把太阳能转化为电能的新型太阳能电池，它与吸收可见光和红外光发电的传统太阳能电池不同，这种电池可以让可见光和红外线穿过，专吸收紫外线并将其转化为电能。

目前该种电池只能为手机或笔记本电脑等小型装置供电，还不能满足整个家庭用电的需要。

另外，紫外线的能量不如可见光和红外线的能量充足。

需要改进技术和提高发电效率。

研究人员希望有朝一日这种电池能取代传统玻璃窗，利用穿透玻璃的太阳光给家庭和工作场所供电。

目前大部分电池吸收的为可见光即400-1100nm范围内的波长太阳光谱包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等几个波谱范围。

太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（>0.76μm）和小于可见光的紫外线（<0.4μm）的部分少。

在全部辐射能中，波长在0.15～4μm 之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。

紫外线C (Ultraviolet C)或UVC的范围跨越100至280纳米。

紫外线这个名词意味着辐射的频率比紫色还高(因此人的眼睛看不见它)。

由于会被大气层吸收，因此只有非常少的量能够抵达地球的岩石表面。

这种辐射光谱的特性是有杀菌力，和使用为杀菌灯。

紫外线B或UVB的范围从280至315纳米。

它也被大气层大量的吸收，并且和紫外线C一起导致光化学反应制造出臭氧层。

红外线-A：700纳米至1,400纳米红外线-B：1,400纳米至3,000纳米，红外线-C：3,000纳米至1毫米同质结太阳能电池主要的损失指标反射损失3% 长波损失：波长大于1.1µm(hν<E g),23%短波损失：hν>E g激发出光生载流子多余能量损失，43%光生空穴电子对在各区复合。

日本东京大学研发2um厚度的新型超薄太
阳能电池
据英国科学杂志《NatureCommunication》报道，东京大学染谷隆夫教授等人与奥地利开普勒大学合作，利用涂布工艺，开发出了只有普通食品保鲜膜1/5薄厚的太阳能电池。

研究人员在长宽皆为5cm的PET膜表面，首先涂上一层导电性高分子材料，作为透明电极层；随后涂上一层电子和空穴混合流动的液态高分子材料，作为发电层；最后用钾和银做成金属电极层。

PET膜和涂层的厚度分别约为1.4微米和0.5微米，加起来还不及普通食品保鲜膜10微米厚度的1/5。

经测算，这种太阳能电池的光电转换率约为4.2%，每平米的发电功率为40瓦，重量仅为4克左右。

今后，研究人员还将改善发电层材料，使电池的光电转换率达到10%，并通过在太阳能电池的下方粘贴超薄形锂电池，使其兼具发电和蓄电的功能。

日本创全球首个钙钛矿太阳能电池效率公认记录15%日本国立研究开发法人物质材料研究机构（NIMS）5月1日宣布，“钙钛矿太阳能电池”的能源转换效率记录全球首次得到了国际标准测试机构的认可，转换效率达到15%。

这是以光伏发电材料小组组长韩礼元为首的研发小组取得的成果。

“钙钛矿太阳能电池”是光吸收材料采用卤化物类有机-无机钙钛矿（CH3NH3PbI3）半导体的太阳能发电元件，自2009年首次作为太阳能电池材料公开以来，转换效率迅速提高，作为新一代太阳能电池受到了全球的关注。

由于可以在基板和薄膜上涂布制造，利用印刷技术量产，蕴含着能较以往的太阳能电池大幅降低制造成本的可能性。

产业技术综合研究所光伏发电研究中心评估及标准小组测量的钙钛矿太阳能电池的电流-电压特性（出处：日本物质材料研究机构）此前报道过的钙钛矿太阳能电池的转换效率，基本都是以小面积电池单元（约0.1cm2）获得的数值。

以前有过转换效率20.1%（单元面积为0.0955cm2）的报告，但由于单元面积较小，测量的误差大，而且测量方法也未公开。

基于可靠数据的钙钛矿太阳能电池发展，获得国际标准测试机构公认的能源转换效率是当务之急。

NIMS的研发小组通过改良发电层使用的钙钛矿的涂布方法，控制了表面的凹凸，提高了转换效率及其再现性。

另外，电荷（载流子）输送层的材料以前吸湿性较高，会很快导致转换效率降低，因此新开发了吸湿性低、载流子迁移率高的材料，成功改善了稳定性。

基于这些成果，将太阳能电池单元的面积扩大到了1cm见方以上，并通过改良元件的制作方法，使钙钛矿太阳能电池全球首次在国际标准测试机构（产业技术综合研究所光伏发电研究中心评估标准小组）实现了15%的公认转换效率。

NIMS表示，今后将以该成果为基础，开发性能更高的载流子运输材料，并通过控制钙钛矿太阳能电池的界面，实现更高的转换效率。

光伏发电在日本的市场规模与发展趋势随着世界各国对可再生能源的需求不断增加，太阳能光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式，逐渐成为全球范围内的热门选择。

在这一趋势中，日本作为世界第三大经济体，其光伏发电市场同样呈现出了快速增长的态势。

本文将重点探讨光伏发电在日本的市场规模及其发展趋势。

一、市场规模1. 2011年福岛核事故的推动作用2011年福岛核事故是日本能源政策发生重大转折的关键事件之一。

事故后，日本政府加大了对可再生能源的投资和支持力度，以降低对核能的依赖。

光伏发电得到了更多的重视和资金支持，促进了市场规模的快速增长。

2. 增加的光伏发电装机容量根据日本太阳能协会的统计数据，2012年至2020年期间，日本的光伏发电装机容量呈持续增长趋势。

截至2020年底，日本的光伏发电装机容量达到了82.32GW，相比2012年的7.5GW增长了10倍以上。

3. 光伏发电在日本能源消费中的比重光伏发电在日本能源消费中的比重也在逐渐增加。

根据日本能源局的数据，2020年，光伏发电在日本总发电量中占比达到了8%，超过了核能，成为日本第二大电力供应来源。

二、发展趋势1. 政策支持日本政府一直致力于推动光伏发电的发展，通过出台一系列鼓励政策和法规，为企业和个人提供资金支持和税收优惠。

政府还加强了与私营部门的合作，鼓励光伏发电项目的建设与投资。

2. 制造技术与设备进步日本拥有世界先进的光伏制造技术和设备，不断推动光伏发电设备的研发创新。

高效太阳能电池的研发，提高了光伏发电的转换效率，增加了光伏发电的竞争力。

3. 电力市场改革为促进可再生能源的利用，日本政府实施了电力市场改革，推动电力市场的自由化与竞争。

这为光伏发电提供了更好的发展环境，使得企业和个人能够更灵活地参与到光伏发电市场中。

4. 储能技术应用随着储能技术的不断发展与成熟，日本的光伏发电系统越来越多地采用储能设备，提高了光伏发电的可靠性和稳定性。

储能技术的应用将进一步推动光伏发电的发展。

日本开发出廉价可靠的EUV光源
东京工业大学的科学家最近开发了一种极低密度的锡“气泡”，这使得极紫外线的产生变得可靠而且便宜。

东京工业大学的技术团队已经实现了这一目标，他们用聚电解质制成的聚合物电解质“肥皂泡”作为模板，用激光照射，这种聚合物电解质非常稳定，适合大规模生产。

一旦球体被辐射，研究小组就能够证实发出了与金属锡相同的13.5nm的极紫外(EUV)射线。

研究小组认为，他们的新技术可以为先进半导体等电子产品的各种应用铺平道路，作为一种可靠的EUV光源产生手段。

图中显示了纳米化的锡气泡是如何产生EUV光
高强度激光器过去曾被用来产生EUV光，但是，事实证明，对于这些激光器而言，要保持对可产生EUV范围内光的目标密度的控制是有挑战性的。

东京工业大学的团队与都柏林大学学院的同事合作，致力于寻找可用于产生EUV光的激光靶，同时保持高效、可扩展和低成本。

他们的锡涂层微胶囊"气泡"技术是一种可高度控制的低密度结构。

它由聚合物电解质组成，然后涂上锡纳米颗粒。

适于制造半导体芯片
为了对该气泡进行测试，研究小组用钕-YAG激光器对其进行照射。

结果是产生了13.5纳米范围内的EUV光，研究小组还发现，该结构与制造半导体的传统EUV光源兼容。

"克服了液态锡动力学的限制，在产生EUV光方面非常有利。

"Keiji Nagai教授说。

"定义良好的低密度锡靶可以支持多种材料，包括其形状、孔隙大小和密度。

"
EETOP编译自allaboutcircuits
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sbse薄膜太阳能电池原理sbse薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池，它利用了锗硒化铋（SeBi2）薄膜的特殊性质来转化太阳能为电能。

它的原理可以简单地概括为光生电流产生和电荷传输两个过程。

当光照射到sbse薄膜太阳能电池上时，光子会激发薄膜中的电子从价带跃迁到导带，形成光生电子-空穴对。

sbse薄膜的能带结构使得光生电子和空穴之间的能量差几乎为零，这意味着光生电子和空穴可以很容易地重新结合。

这种能带结构的设计使得sbse薄膜太阳能电池具有较高的光电转换效率。

接下来，光生电子和空穴的重新结合会导致电子和空穴的电荷分离。

在sbse薄膜太阳能电池中，电子会被导向n型半导体，而空穴则会被导向p型半导体。

这种电荷分离的过程是通过pn结来实现的。

pn 结是由n型半导体和p型半导体的接触形成的，它具有单向导电性。

当光生电子和空穴分离后，它们就无法重新结合，从而形成了一个电势差。

这个电势差就是sbse薄膜太阳能电池的输出电压。

在sbse薄膜太阳能电池中，为了提高光电转换效率，常常会在薄膜表面涂覆一层反射层。

这层反射层可以使得光线在薄膜内部多次反射，从而增加光与薄膜的相互作用，提高光吸收效果。

此外，sbse 薄膜太阳能电池还会添加一层透明导电薄膜，用于收集导电电子和空穴，以便将电荷输送到外部电路中。

sbse薄膜太阳能电池通过光生电流产生和电荷传输两个过程将太阳能转化为电能。

光照射到薄膜上时，光子会激发电子和空穴的生成，而薄膜的特殊能带结构使得电子和空穴能够容易地分离。

通过pn结的电势差，太阳能被转化为输出电压。

为了提高光电转换效率，常常会在薄膜表面涂覆反射层和透明导电薄膜。

sbse薄膜太阳能电池作为一种新型的太阳能电池，具有光电转换效率高、制备成本低等优点。

它在太阳能利用领域有着广阔的应用前景。

相信随着技术的不断进步，sbse薄膜太阳能电池将成为未来太阳能利用的重要组成部分。