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，介孔 TiO2 层沉

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。

可以量产/n该成果公开了一种用于太阳能电池背板的改性聚丙烯组合物，它由以下重量配比的成分组成：聚丙烯：40～80％；聚酰胺：5～30％；聚烯烃弹性体：2～15％；引发剂：0.1～1.0％；接枝单体：0.5～5.0％；增强填料：0～30％；添加剂：0～5％。本发明提供的组合物具有优良的耐低温冲击性和耐老化性能，同时具有低饱和吸水率、低水蒸气透过率以及优异的电绝缘性，可用于制造太阳能背板。

 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。

本发明公开了一种U型集热管超导液太阳能热水器。在水箱的一端设有集热管孔，U型集热管由集热内管和集热外管组成，集热内管的内置部分通入水箱内浸入水中，集热内管外置部分套装有集热外管，安装在抛物槽面的聚光线上，集热内管与集热外管间留有间隙，并呈真空状态，集热内管的内置部分向上倾斜，集热内管外置部分向下倾斜，集热内管管内装有超导液。集热管内的超导液受阳光照射，转变为高温超导液蒸气，进入集热内管内置部分，将水箱水加热，水吸热后使超导液蒸气一部分变为超导液再流回集热内管外置部分，超导液受到阳光照射再次蒸发，如此往复，实现将水加热。

本发明公开了一种基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频方法及其装置，旋转抛物面碟式反射镜中间开有透光孔，透光孔下方沿碟式反射镜轴线两侧分别布置有聚光光伏电池板和集热器入口；在透光孔上方离碟式反射镜的顶点一定距离处布置一分频透镜，离碟式反射镜近的分频透镜一曲面上贴有分频薄膜，离碟式反射镜远的分频透镜另一曲面为银镜反射面，碟式反射镜与分频透镜之间设有支撑杆，碟式反射镜下方设有支架，支架上设有双轴跟踪系统，整个系统放于旋转底盘上。本发明可实现太阳能聚光分频，并将两个聚光焦斑都转移到系统下方，有效降低系统追日时的能耗，提高系统的平衡性和抗风性能；可分别调节两束光的聚光比，满足聚光光伏电池板和集热器各自所需的最佳聚光强度要求。

专利特征在于包括下列步骤：（1）研究了微型离心水泵的工作原理：   通过叶轮的高速旋转产生离心力，使叶轮流道里的水甩向四周，叶轮入口形成真空，使水流动。（2）研究了电磁阀得工作原理：   通电时，电磁阀线圈产生电磁吸力把阀芯提起，使使关闭元件离开阀座，密封副件打开；断电时，电磁力消失，靠弹簧力把关闭元件压在阀座上阀门关闭。

该热水器把二氧化碳热泵热水器与太阳能热水器结合起来，提供四种制取热水模式：太阳能加热系统单独制取热水、太阳能加热系统与跨临界二氧化碳热泵系统同时制取热水、跨临界二氧化碳热泵系统单独制取热水、太阳能或电加热。辅助加热蒸发器跨临界二氧化碳热泵系统制取热水，可以满足各种不同的气候区全年有效的工作。 另外，本热水器充分利用跨临界二氧化碳热泵热水器的优点，即使在严寒地区，也可以制取50~C、90℃的热水。达到了节能、环保的效果。 例如，在阳光充足、太阳辐射强度很大的时段，太阳能加热系统单独制取热水即可满足需求；在阳光充足、太阳辐射强度不是很大的时段，可启动跨临界二氧化碳热泵系统作为太阳能加热系统的辅助，两系统同时制取热水；在阳光不充足及没有阳光的时段，太阳能系统无法有效工作，跨临界二氧化碳热泵系统单独运行制取热水；在寒冷的冬季，运行跨临界二氧化碳热泵系统，有充足阳光时，利用太阳能加热系统加热蒸发器；阳光不充足时，利用电加热器加热蒸发器，从而防止了蒸发器在低温条件下结霜的问题。特别是严寒地区，可以利用太阳能加热系统加热跨临界二氧化碳热泵系统的蒸发器，达到有效融霜的目的，保证了跨临界二氧化碳热泵系统在低温下的稳定运行。

高效、低成本太阳能空调的创新要点：1) 采用高效、紧凑的板壳式换热器组成溴化锂吸收式制冷机。具有优良强化传热性能的波纹板传热元件采用不锈钢材料，其耐腐蚀性能优于铜管，且材料单价较低，批量生产时，因材料消耗少可使成本比目前的铜管方案降低40%左右。2) 采用双效与单效耦合蓄能运行的循环方案。采用中温型太阳能集热器产生0.6MPa的水蒸汽，白天日照时段采用双效循环运行并进行蓄热，而在其余时段利用蓄热按单效循环驱动制冷机运行。该方案不仅效率高，日平均当量制冷性能系数可达0.8~1左右，而且其单位体积蓄能罐的蓄能密度极大，可实现无需用辅助能源而完全靠太阳能进行昼夜空调。3) 建设太阳能空调和热水站综合系统，在居民住宅楼的屋顶布置太阳能集热器阵，建设全年供应全体住户生活热水的太阳能热水站和夏季供应顶一、二层住户空调冷水的综合系统；若结合地源水低温热源系统则可建设吸收式热泵系统用于冬季采暖。由于综合利用系统中集热器的投资费用被所有热水用户分摊，空调用户的投资可很快从节省的电费中得到回收，该综合系统可在目前的技术水平和能源价格下使太阳能空调获得良好的经济效益。并为太阳能热水器的发展开拓了更大的空间。23kW(2万kcal/h) 用于太阳能空调的双效与单效耦合型板壳式溴化锂吸收式制冷机。

钙钛矿太阳能电池制备工艺简单，成本低廉。近年来，该类太阳能电池因其快速增长的光电转换效率和逐步提升的器件稳定性，吸引了学术界和产业界的广泛关注，为光伏领域带来了新的机遇。然而，由于钙钛矿太阳能电池中存在非辐射复合损失，所以目前的光电转换效率依然低于肖克利-奎塞尔（Shockley-Queisser）理论所定义的极限效率。因此，最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失是进一步提升电池器件效率的未来研究重点。 鉴于此，研究团队基于已有的研究基础，对“最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失”这一论题进行深入探讨和系统总结。该综述文章主要包括以下几个方面：首先，介绍了钙钛矿太阳能电池中非辐射复合的起源，并详细讨论了非辐射复合损失的定量化测试方法；其次，系统总结了在降低非辐射复合损失方面的最近研究进展；再次，依据肖克利-奎塞尔理论，对钙钛矿太阳能电池所能够获得的最高光电转换效率进行了科学预测；最后，在展望部分，前瞻性地指出了最大化降低非辐射复合损失的未来努力方向。图1. 金属卤化物钙钛矿活性层内的电荷载流子产生与复合动力学机制 在理想的金属卤化物钙钛矿半导体材料中，所有的光生电子和空穴最终将通过发射光子的方式进行复合（即：辐射复合）。然而，在实际的钙钛矿太阳能电池中存在大量的非辐射复合通道（如图1所示），绝大部分光生载流子将优先通过其他非辐射途径进行复合（例如，缺陷辅助复合，俄歇复合，界面诱导复合，电声耦合，带尾态复合等）。这些非辐射复合损失过程极大降低了电池在稳态下的光生载流子浓度，从而减小了金属卤化物钙钛矿层中准费米能级劈裂的能级差，最终造成钙钛矿太阳能电池较大的电压损失。因此，最大化降低或抑制这些非辐射复合通道是提升器件开路电压和光电转换效率的关键。 针对各种非辐射复合通道，该综述首先介绍了目前量化分析非辐射复合损失的常规测试技术以及测试要点，如图2所示。图2. 量化钙钛矿薄膜和完整器件中非辐射复合损失的表征技术 随后，结合当前研究现状，进一步梳理了近年来在降低非辐射复合损失方面取得的一系列重要进展。值得一提的是，该研究团队去年在《Science》杂志上报道的基于溶液二次生长方法构建渐变结的策略（如图3所示），在降低反式钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失方面效果显著（Science 360, 1442-1446）。此后，一系列研究报道显示，相似的策略在正式常规结构钙钛矿太阳能电池和全无机钙钛矿太阳能电池中也可以获得正向的实验结果。由此说明，在金属卤化物钙钛矿半导体材料中构建有效的渐变结对后续降低非辐射复合损失具有非常重要的借鉴价值。图3. 渐变结钙钛矿太阳能电池器件结构和渐变结的时间分辨光谱 此外，该综述还以当前最高效率的砷化镓太阳能电池为参照，先假定钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与砷化镓太阳能电池的情形一致，再依据肖克利-奎塞尔理论，对钙钛矿太阳能电池所能够获得的性能参数进行科学预测，进而给出电池器件所能达到的最高光电转换效率，如图4所示。图4. 当钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与当前最高效率砷化镓太阳能电池的情况相同时，单结钙钛矿太阳能电池可实现的最优器件性能参数 最后，该综述也指出，目前提升器件性能的两条主要途径是最优化光子俘获和最大化降低非辐射复合损失。如果能将二者进行有效整合，探索更可靠的协同优化策略，这可能会是将器件光电转换效率提升至接近理论极限的可行方案。为此，综述也对一些未来的努力方向进行了展望。 总的来说，该综述为最大程度地降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失提供了理论总结，也为开展实验工作提供了参考借鉴，对进一步提升电池效率，推动该类电池产业化应用有重要意义。