李辉:像搭积木一样组装太阳能电池 

如同在许多行业,提高效率是控制成本的合理方式一样,针对太阳电池来讲,提升光电转换效率可合理减少企业总面积太阳能发电成本费。殊不知,纵使再提升效率,单结电池也无法提升29%(硅太阳电池)的基础理论效率極限。

“叠层电池就好像积木游戏一样,你搭一层,直往上搭一层。因为不一样半导体材料消化吸收不一样光波长的光,能提升单结电池的基础理论效率極限,具备达到46%之上的基础理论效率。”中科院电焊工研究室纳米管与电力能源新型材料发展部副研究员李辉接纳访谈时表示。

前不久,她和美国萨里大学Wei Zhang协作,在国际性顶级期刊、影响因子查询52.758的《化学评论》(Chemical Reviews)上发布了封面图文章内容,全方位阐述钙钛矿叠层太阳电池的研究成果。

“工作中与生活跟之前没有什么两种,科学研究如同积木游戏,有惊喜也是有工作压力。”这名喜获过中科院卢嘉锡青年人才奖、北京科技进步发展一等奖、英国皇家学会高級哥白尼科学研究专家学者的八零后说。

一次“不成功”的试验,让她拥有意外的收获

李辉说,钙钛矿叠层太阳电池具备转换效率高、制取低成本、带隙可调式、构造和缺点可容忍高优势,能与硅电池融合,也可以与铜铟镓硒电池融合,在成本费不提升的状况下,可进一步提高电池的具体光学转换效率。

“叠层电池一层一层往上搭的情况下,务必考虑到下边的承受力,例如承担的最大温度。”李辉详细介绍,尽管现阶段目前市面上现有一些叠层电池,例如氮化镓多结太阳电池,可是因为其制取规定严苛,成本增加,限定了具体运用。

早在17年,李辉就萌发了做叠层电池的念头。今年,在公派留学美国萨里大学做访问学者期内,她关键做叠层电池的科学研究。“主要是提升子电池和复合型层的特性,得到高的效率,试着制取出无复合型层的叠层太阳电池,减少原材料的制取成本费。”他说。

说起来非常容易做起來难。“例如铜铟镓硒电池一般选用高溫共蒸发方式 制取,得到的多晶体塑料薄膜粗糙度大,如同一个个峰顶与峡谷,假如应用水溶液法制取钙钛矿电池,钙钛矿就非常容易在峡谷集聚,不可以产生持续的塑料薄膜,不可以得到高效率的叠层电池。”李辉说。

为摆脱这种艰难,她开展了很多的试验。“为减少表面粗糙度,在底电池上得到匀称、持续遮盖的钙钛矿太阳电池,就得减少制取温度。但温度减少后,铜铟镓硒电池的变换效率也会相对地减少,这就必须在减少电池制取温度的另外,不危害电池的转换效率,这是一个难题。”他说。

一次“不成功”的试验,让她拥有意外的收获。“在一次试验全过程中,因为机器设备的具体温度沒有做到预设值,制取出的电池粗糙度显著降低,另外,因为夹杂了其他化学元素,电池的转换效率并沒有减少。”他说,此次试验也让她找到制取温度和转换效率的极致契合点。

根据和剑桥大学、萨里大学协作,依靠理论基础研究,李辉她们获知铜铟镓硒/钙钛矿叠层电池的最大具体效率达到30.9%。

让研究成果摆脱试验室

尽管李辉研究生、博士研究生、博士研究生各自就读不一样的高等院校和科研机构,可是她被教给的基本思路是一样的,便是选准研究内容,作出科研成果,并促进试验成效迁移转换,真实服务项目于社会经济主阵地。

李辉详细介绍,钙钛矿叠层太阳电池从试验室到运用也有较长一段路要走,例如要处理可靠性和环境保护的难题。她将再次与高校协作,进一步提高铜铟镓硒/钙钛矿叠层太阳电池的转换效率和可靠性。

除开科学研究叠层电池,她还将再次进行可运用于工程建筑太阳能发电一体化情景的五颜六色太阳能发电塑料薄膜的科学研究。

“把太阳能发电运用到工程建筑上,根据管控五颜六色太阳能发电塑料薄膜的色调,做到与周边工程建筑的极致融合。倘若说工程建筑是深蓝色,大家就把膜制成深蓝色,早期跟公司联合开发了一些成本低色调膜,并已获得基本运用。”他说。

除此之外,她还将再次与公司协作探寻适用成效迁移转换的产、学、研、用一体化线路,并参加光伏产业规范创建工作中。

提升效率,恰当均衡科学研究与家中

“我喜欢做科学研究,常常发觉一些新状况,它是很喜悦的。但是搞科学研究,低潮期阶段肯定是有的,也就是短暂性的几日,找一个方式例如听听音乐、跑步宣泄一下就过去。”在问到怎样均衡科学研究与家庭时,李辉淡淡笑道,“我们的孩子如今读中小学,也要兼具小孩,因此 大白天得提升试验效率,夜里指导完小孩后,我也能够 看一下参考文献,写点物品。”

尽管家中会牵涉一部分活力,但李辉觉得,女士搞科学研究也是有优点。“像大家这种搞科学研究的,设计方案好啦一个试验,一般会出现期待的結果,但在试验的全过程之中,很有可能碰到一些你出乎意料的状况。假如能捕获这种数据信息,很有可能就能得到比预估更强的結果,如同居里夫人无意间发觉镭一样。通常女士更仔细,更能捕获和发觉一些关键点。”他说。