透明防污涂层技术在光伏领域的研究进展

摘要:太阳能电池作为可再生能源广泛应用于陆地、沙漠、海洋等不同环境,但电池表面易受灰尘、油污、沙尘、微生物等侵蚀,导致电池光电转化效率降低。透明防污涂层兼具透明性和防污特性,可用于光伏器件及设备表面防污,提高其光电转化效率、延长使用寿命,克服目前人工清洗、机械清扫等除污技术维护成本高、易损伤电池等问题。但如何同时实现涂层透明性、防污性多功能性、提高涂层耐久性和稳定性等,仍是制约透明防污涂层发展及大规模应用的主要因素。文章综述了基于亲水-润湿表面特性、疏水-疏油表面特性、超滑特性、防污剂释放特性等透明防污涂层的构筑策略,以及具有辐射冷却、抗反射和柔性抗弯折等多功能透明防污涂层的构筑策略及构筑机理,并探讨了多功能透明防污涂层在太阳能电池及光学器件领域的应用、面临的挑战及未来发展方向。

基于可逆热致变色的动态体吸收太阳能光热存储相变材料

摘要:相变材料(phase change material, PCM)有望解决热能储存和热管理等方面的问题. 然而, 随着瞬态熔体前沿远离热源, 其能量密度和功率密度逐渐降低. 在太阳能直接热利用过程中, 传统充热的完成完全依赖于PCM本身的热扩散过程, 低热导限制了PCM的充热速率. 本文提出了基于可逆热致变色特性的动态相变材料(dynamicphase change material, Dyn PCM), 可以自动控制光热界面位移紧跟熔体前沿, 使相变材料在光热转换中的充热速率不受材料自身热导率限制. Dyn PCM由热致变色剂和主体PCM两部分组成, 热致变色剂以2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷作为供电子体, 2,2-双(4-羟苯基)丙烷作为受电子体及4-苄氧基苯基乙基葵酸酯作为溶剂成功实现无色-黑色的变换. 主体PCM以石蜡为例, 其中含83.3 wt.%石蜡含量的Dyn PCM5潜热为154.38 kJ/kg, 仅比石蜡降低6.6%, 其透明态表现出与石蜡接近的透射率为91.2%. 对比表明, Dyn PCM5的充热速率比石蜡提升了260%.经80次循环后, Dyn PCM的基团未发生改变, 充放热性能及透射率稳定性优异, 仍具有良好的可逆的变色及充热能力. 因此, 本研究提出的热致变色复合Dyn PCM5是一种有前景的太阳能储热材料, 可进一步运用在太阳能直接吸热过程中.

钙钛矿组分和结构设计及其发光二极管器件性能研究进展

摘要:有机-无机杂化钙钛矿发光二极管(LED)的性能在短短几年时间内飞速提升, 近红外光器件的效率已达21.6%,绿光器件效率也达到20.3%, 达到可以和商业化的有机发光二极管媲美的水平; 即使是稍有逊色的稳定性方面也有很大进展, 报道的最长器件半衰期已达到250 h. 器件性能的飞速提升得益于钙钛矿本身优异的光电性质, 而且通过丰富的化学手段可进一步对钙钛矿材料的组分和结构进行调控, 从而优化器件性能. 本综述从组分设计、缺陷钝化和界面修饰的角度出发, 重点分析了组分和结构设计对钙钛矿LED器件效率和稳定性的影响, 最后对钙钛矿发光二极管的未来发展进行展望.

纳米线储能材料与器件新进展

摘要:纳米线电极材料在电化学储能领域备受关注, 是纳米与新能源技术的交叉和前沿. 纳米线拥有大的长径比、较高的比表面积、轴向连续电子传输特性与径向电子限域效应. 纳米线用作电极材料时, 由于与电解液的接触面积比较大以及反应离子的脱嵌距离短, 能大幅提升电极材料的电化学活性, 故被广泛应用于功能化储能器件. 本文介绍了纳米线原位表征技术以及纳米线在储能电极材料中的应用(离子电池、高能电池、超级电容器和微纳与柔性储能器件). 对纳米线储能材料与器件的研究与进展进行了概述, 并讨论了在电化学储能材料研究中所存在的挑战. 最后, 对纳米线储能材料与器件的发展趋势进行了展望.

太阳电池中的卤素取代的间隔阳离子基2D钙钛矿

摘要:二维钙钛矿(2D)材料由于其高稳定性而备受关注,但其光电转换效率仍有提升的空间。设计有效的间隔阳离子是提高2D钙钛矿太阳电池光电性能的关键方法。其中,卤素取代是一种有效策略,可调节钙钛矿晶体结构的稳定性和光学性质,提高光电转换效率和长期稳定性。近年来,基于不同卤素取代的间隔阳离子2D钙钛矿在制备高性能钙钛矿太阳电池上取得了显著进展。本文首先概述了不同间隔阳离子的2D钙钛矿材料及器件的发展现状,然后重点综述了基于氟、氯、溴等卤素单取代和多取代的间隔阳离子在制备2D钙钛矿太阳电池(PSCs)和用于3D钙钛矿表面修饰的研究进展。最后,我们对其目前面临的挑战和未来发展方向进行了简要展望。

锌电积用新型阳极的研究进展

摘要:铅阳极价格低廉且在酸性硫酸盐溶液中稳定而被用于生产高纯度的锌,但随着矿物品位降低,锌电解液环境变差,传统铅阳极的许多问题限制了其进一步发展,包括析氧电位过高、阳极溶解引起的阴极产品污染、力学性能差等。为解决这些问题,从几个不同方面对新型阳极进行阐述:(1)在铅合金中掺杂不同的元素(如Ag,Ca,Co,RE等),通过外加物质改善合金结构,提升铅阳极电催化活性,降低铅在电解液中的溶解;(2)应用不同加工工艺提升铅合金内部均匀致密程度,提升合金力学性能;(3)应用其他类型的阳极,如钛基阳极、铝基阳极、碳纤维阳极等防止铅合金本身性质带来的问题。介绍不同阳极改进方式的同时也提及了其制备工艺和电催化机制,为未来新型阳极的发展趋势指明了方向。

电动汽车退役动力电池中LiFePO4材料再生利用研究进展

摘要:随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,新型环保的储能器件迎来了极大的发展前景。特别是,锂离子电池(LiB)凭借其能量密度高、使用寿命长等诸多优势在众多储能器件中脱颖而出。磷酸铁锂(LiFePO4)材料由于具有热稳定性好、循环次数高、服役时间长、无记忆效应等优势迅速成为电动汽车动力电池正极材料的主流。随着大规模 LiFePO4型电池退役浪潮的到来,如何处置和利用这些废旧电池已成为国内外亟需解决的热点问题。以 LiFePO4型电池的失效机理为基准,从宏观和微观两个角度分析了废 LiFePO4材料再生前后的变化,并从补偿锂和构建还原环境两个维度对废 LiFePO4材料直接再生技术的相关研究进展进行了综述,明确提出废 LiFePO4正极材料更适合走直接再生的回收路径,以期实现废 LiFePO4材料的科学回收。

金属卤化物钙钛矿纳米晶在荧光传感领域的应用进展

摘要:金属卤化物钙钛矿纳米晶因具独特的物理和化学特性,如高光吸收系数、窄发射光谱、高光致发光量子产率以及可调的组分与尺寸等,在发光二极管、太阳能电池、光电探测器、催化、激光、荧光传感等光电技术领域展现出广泛的应用潜力,已成为材料科学领域的研究热点。本文基于金属卤化物钙钛矿纳米晶在荧光传感领域的应用,重点归纳了金属卤化物钙钛矿纳米晶的制备技术、荧光传感机制及在该领域的应用研究进展;同时讨论了其在荧光传感领域应用中面临的稳定性问题及解决方案;最后,总结和展望了具有更高光学性能和稳定性的金属卤化物钙钛矿材料的发展方向。本文旨在通过对其在荧光传感领域应用的综述分析总结,为促进研究人员开发高效稳定的钙钛矿材料提供借鉴。

高安全锂离子电池用耐高温隔膜的研究进展

摘要:锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命等优势在二次电池市场占据绝对领先地位。然而,电池热失控频繁引起火灾事故,因此电池安全研究具有重要性和紧迫性。隔膜作为锂离子电池的关键组件之一,对电池的安全运行起到至关重要的作用。开发具有高力学强度、低热收缩率和良好自熄性等优异性能的耐高温隔膜能够显著提升电池在高温环境下的安全性。本文系统性地综述了锂离子电池用耐高温隔膜的研究新进展,包括对商用聚烯烃隔膜的改性研究以及对三种常见耐高温隔膜材料(聚丙烯腈、聚偏氟乙烯和芳纶纤维)的结构与性能研究,并对隔膜的特性参数如厚度、孔隙率、离子电导率、热收缩率等进行了归纳总结。最后,对耐高温隔膜研究领域未来的发展方向与机遇进行了展望。

固体氧化物燃料电池电解质材料研究进展

摘要:固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质作为离子传输的重要载体,直接决定着SOFC 的运行温度和电化学效率。根据SOFC 的运行温度电解质材料分为高温电解质(> 850℃)、中温电解质(650~850℃)和低温电解质(