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世界纪录效率全钙钛矿叠层太阳能电池
利用钙钛矿材料制备高效率低成本太阳电池
一、项目分类
重大科学前沿创新、关键核心技术突破
二、成果简介
南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授团队瞄准“碳达峰、碳中和”国家重大需求，致力于高效率新型光伏技术的基础和应用研究，两年内连续四次创造全钙钛矿叠层太阳电池光电转换效率的世界纪录，并被国际权威的《Solar cell efficiency tables》收录。
2019年，研究团队率先突破全钙钛矿叠层制备瓶颈，提出新型隧穿结结构，实现了器件制备过程的大幅简化和性能的大幅提升，最终实现了24.8%的光电转换效率；2020年，团队通过材料改性和结构优化实现了大面积叠层电池24.2%的效率。
近期，研究团队提出增强窄带隙钙钛矿晶粒表面缺陷钝化的新策略，叠层电池经国际权威机构认证其转换效率高达26.4%。同行专家高度评价该研究工作“在利用钙钛矿材料制备高效率低成本太阳电池中迈出了重要的一步”。
相关成果发表于Nature (2022)和Nature Energy (2019、2020)等国际顶级期刊，入选“中国半导体十大研究进展”和“中国光学十大进展”，部分技术已实现科技成果转化，推动了我国新型钙钛矿太阳电池的产业化。
南京大学
2022-08-12
基于微纳光学结构的太阳能电池高效陷光技术
太阳能发电是未来可再生能源的重要领域，提高太阳能电池对太阳光的利用效率、进一步提高太阳能电池的光伏效率，已经成为光伏领域的重要课题。太阳能电池的本征吸收层很薄，甚至小于光的波长，使得进入太阳能电池光子的光程很短，成为除材料以外，制约太阳能电池进一步提高光伏效率的重要因素。为了提高光子在太阳能电池本征吸收层中的吸收率，需要研究在降低电池表面反射的同时，延长光子在本征吸收层的光程，实现高效陷光。 本项目基于微纳光学理论和微纳结构加工技术，提出了“低表面反射+低光能逃逸+高效延长光程”的高效超陷光机制，设计了具有“低表面反射率+低光能逃逸+高效延长光程”的高效超陷光结构。利用宽带陷光技术研发的宽带陷光光伏玻璃，在380nm~1200nm波长范围内，具有高于40%的雾度。宽带陷光光伏玻璃基片应用于硅叠层薄膜太阳能电池, 在380nm~1200nm波长范围内，对于准垂直入射光的反射率小于3%. 在AM1.5测试环境下,太阳能电池光伏效率比较没有陷光结构光伏玻璃的太阳能电池相对提高5%。以上。 基于微纳光学结构的太阳能电池高效陷光技术，在太阳能电池、太阳能电池组件封装中具有广泛的应用前景，对于提高太阳能电池及其组件的光伏效率具有重要意义。
上海交通大学
2021-04-13
一种无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法
本发明属于微纳制造技术领域，并公开了一种无机钙钛矿太阳 能电池，包括导电基底、电子收集层、光吸收层、空穴传输层和碳对 电极层，导电基底包括玻璃基片及两块 FTO 导电层，两块 FTO 导电层之间具有分隔槽;电子收集层包括致密 TiO2 层和介孔 TiO2 层，致 密 TiO2 层沉积在玻璃基片的分隔槽处和其中一块 FTO 导电层的上表 面上。
华中科技大学
2021-04-14
纳米氢化镁燃料电池系统
上海交通大学
2021-04-11
一种钙钛矿太阳能电池用导电碳浆、碳对电极、电池及制备方 法
本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池用导电碳浆，其包括有机 溶剂、粘结剂和导电填料，还包括无机添加剂，所述无机添加剂为 ZrO2 或 NiO 粉末，所述粘结剂占导电碳浆质量百分比为 6％～15％，所述 导电填料占导电碳浆质量百分比为 14％～20％，所述无机添加剂占导 电碳浆质量百分比为 3％～5％。还公开了一种钙钛矿太阳能电池用碳 对电极，采用如上所述的导电碳浆以丝网印刷方式制备获得。并公开 了一种钙钛矿太阳能电池，包括如上所述的碳对电极。还公开了一种 制备上述导电碳浆的方法。本发明导电碳浆不仅不会腐
华中科技大学
2021-04-14
大型燃煤电厂智能发电系统研发及应用
智能发电体系结构
提出并构建了智能发电体系结构，与 DCS+SIS+MIS 系统的结构相比，系统的网络安全分区与功能分区发展为 ICS+ISS 的两层结构，实现安全可靠性与应用功能的统一。
智能发电运行模式
基于能效分析、运行优化、控制优化、设备状态监测，建立了能效、环保、灵活性等性能指标的“大闭环”控制模式，故障预警、诊断、容错控制的“大闭环”运行模式。
智能发电软件及算法模块
开发了ICS成套算法和应用功能软件。包括52种智能控制算法模块，120种智能计算分析诊断算法模块，形成了智能检测、智能控制、智能诊断和智能优化等功能。
智能发电投运效果
国内外首次投运，系统运行稳定可靠；预警准确率大于90%；综合节煤2.25g/kwh；降低运行人员操作量60%。
截至2020年5月，研究成果已在14台机组得到推广应用；新增合同额1.81亿元，直接经济效益4997万元。
智能发电鉴定及获奖情况
2019年10月，中国电机工程学会组织的技术鉴定认为：该系统设计思想先进、功能齐全、智能化程度高，具有良好的经济社会效益和推广前景，该系统整体技术达到国际领先水平。
项目获得2020年中国电力科学技术进步一等奖。
华北电力大学
2021-05-10
新型直驱式波浪发电系统
该成果获2018年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）技术发明类二等奖。本项目发明了直驱式波浪发电系统，即用直线电机与波浪能转换器结合，直接将波浪动能转化为电能，减少了中间环节，提高了波浪发电系统整体效率。1、圆筒直线电机新结构:项目组首先采用径向叠片技术，阻断电磁感应涡流回路，极大程度地降低了圆筒直线电机的损耗，突破了该电机的技术瓶颈。同时发明了该电机的等效迭压系数表达式，将径向叠片式圆筒直线电机的复杂结构化为二维问题，简化了仿真计算方法。圆筒直线电机的新结构解决了该电机世界性的技术难题，为其应用推广发挥了重大作用。2、直线电机优化理论：建立了直线电机的电磁场-电路-温度场联合模型，对直线电机的磁场、电机参数进行仿真及优化计算。突破了传统的电机基波磁场耦合理论，创造性地提高了电机功率密度数倍，减小电机体积、降低了发电成本。然后发明了齿槽边端定位力及电机波动的基本规律，有效地降低电机阻力，提高了波浪发电系统的发电量。3、直驱式波浪发电运行控制技术：建立流体动力学和直线发电机电磁耦合的数学模型，搭建了参数可调的波浪发电运行控制综合系统。
东南大学
2021-04-10
一种引水式漩涡水流发电系统
本发明提供一种引水式漩涡水流发电系统，包括相互连接的引流部和发电部，所述引流部主要由分 水锥、回水堰、引水渠依次连接构成;其中分水锥设于河流弯道处中部，用于将河流分为两股;回水堰 设于分水锥的下游，并与分水锥相连接，用于对水量进行二次调节;所述发电部包括造涡漏斗、机电设 备和尾水管，其中机电设备设于造涡漏斗上侧，尾水管设于造涡漏斗下侧;引水渠用于将河水引入造涡 漏斗产生漩涡，作用于机电设备进行发电
武汉大学
2021-04-14
有机朗肯循环发电系统开发
实验室围绕有机朗肯循环（ORC）可有效利用低品位热能实现热功转换这一国际研究热点，开展了ORC系统工质筛选准则、系统设计与优化、ORC集成发电机组及系统自适应控制动态特性、有机朗肯循环系统孤网运行等方面进行了研究，成功实现了ORC发电机组设计、建造、控制、运行全链条的技术积累。并于相关企业联合推进ORC发电技术的商业化。
1、ORC发电系统设计与优化
开发了ORC系统热力学分析与设计程序，获得软件著作权；建立了亚临界、跨临界和混合工质ORC系统的工质筛选准则为工业界合理选择工质提供了科学依据；开发了ORC系统稳态和动态仿真程序，可实现机组外部环境变化和内部设备损耗对系统运行性能的预测。
2、ORC发电系统集成技术
实验室成功研制5kW和10kW容量移动式ORC集成发电机组，可保证ORC机组在孤网及并网环境下安全可靠运行。以R245fa为工质，采用单螺杆膨胀机与同步发电机同轴联动，热源温度98-120oC时，最大实测轴功8.57kW，热效率6.68%。
3、ORC驱动反渗透海水淡化复合系统
建立了ORC驱动反渗透海水淡化复合循环系统，利用ORC驱动反渗透高压泵淡化海水，与传统反渗透海水淡化相比，单位产水成本可节省约55%。
华北电力大学
2022-09-23
风力发电
40mm×40mm×120mm，风扇转动可使发光二极管发光。
宁波华茂文教股份有限公司
2021-08-23