新能源材料

串联光伏组件提高太阳能电池效率

据德国卡尔斯鲁厄理工学院的德国研究人员称，目前商用太阳能电池组件的效率只能提高到一个有限值。来自卡尔斯鲁厄的Capitano研究小组将钙钛矿与CIGS混合，提高了光伏发电效率。

当他们开始研究2019年7月开始的新Capitano项目时，由MichaelPowalla教授和UlrichPaetzold领导的团队说：“在串联太阳能组件中使用2个光活性层可以提供更多的光伏发电潜力。该技术很可能成就光伏发电的未来。”该项目合作伙伴是巴登—符腾堡州太阳能与氢能研究中心（ZSW）的研究员，KIT以及Schw bischHall的NICESolarEnergy公司。他们将基于钙钛矿半导体的薄膜太阳能电池组件与铜、铟、镓和硒（CIGS）制成的半导体相结合。这种组合可实现高效串联太阳能电池，光伏效率潜力超过30%，且同时具有薄膜技术的所有优势。（中国半导体行业协会）

锂电池新设计或减少对稀有金属依赖

为了开发锂基电池的替代品，减少对稀有金属的依赖，美国佐治亚理工学院研究人员开发出一种有前景的新型阴极和电解质系统，用低成本的过渡金属氟化物和固体聚合物电解质代替昂贵的金属和传统的液体电解质。

新型阴极由氟化铁活性材料和固体聚合物（一种塑料）电解质纳米复合材料制造。为制造这种阴极，研究人员开发了一种将固体聚合物电解质渗透到预制氟化铁电极中的方法，然后热压整个结构，以增加密度并减少空隙。聚合物基电解质有两个突出优点，一是其在循环时弯曲和适应氟化铁溶胀的能力强，二是能与氟化铁形成非常稳定的柔性界面，解决了先前电池设计中使用氟化铁出现的膨胀和大量副反应等关键问题。

研究人员测试了新型固态电池的几种变体，以分析其在50 ℃高温下超过300次充电和放电循环的性能。结果发现，增强电池性能的关键是固体聚合物电解质。当与固体聚合物电解质一起使用时，即使在高温下，金属氟化物也显示出非凡的稳定性。这有望带来更安全、更轻和更便宜的锂离子电池。此外，氟化铁的锂容量是传统钴基或镍基阴极的两倍多。而且铁比钴便宜300倍，比镍便宜150倍。（科技日报）

蒂森克虏伯海事系统公司推出第4代潜艇燃料电池

蒂森克虏伯海事系统公司在SubCon潜艇会议期间，披露了其潜艇用第4代燃料电池（FC4G），称电池已经完成了7万h的测试，在可用性、冗余性、隐身性等方面取得了重要进步。

第4代燃料电池是由冗余组件构成的高度模块化系统，能在任意时刻都保持最佳性能。系统采用与前几代相同的金属氢化物储氢罐，罐内没有化学活泼成分，能将氢分子安全储存在晶格中，不发生化学转化。重整系统使用柴油等液体燃料，会不可避免地产生二氧化碳以含硫副产物。这些副产物需要用泵溶解到海水中。这一原则同样适用于斯特林发动机、闭循环柴油机、闭循环汽轮机等其他AIP系统。与重整系统相比，蒂森克虏伯海事系统公司第4代燃料电池的唯一副产物是水，产生后储存在压载舱内。系统效率约为内燃机的2倍，热信号和声信号极低。

目前，该公司已经与7个国家或地区的海军签署了38套第4代燃料电池系统的采购合同，另有10套系统正在谈判中。（中国船舶信息中心）

赛维与柬埔寨签署2GW光伏电站项目

赛维太阳能科技集团与柬埔寨波罗勉省签署了100MW光伏电站项目合同。据悉，赛维100MW光伏电站项目，是赛维在柬2GW光伏电站项目的首期项目，预计该项目竣工后，将形成60亿元左右的投资规模，推动新余赛维硅片等项目释放新的发展潜力，是新余企业在东南亚乃至亚洲地区获得的最大光伏订单。而100 MW光伏电站也是世界上单体规模最大的光伏电站之一。

作为“一带一路”建设的参与者之一，柬埔寨近年来经济发展快速，电力需求也随之猛增，未来10年间电力需求的年增长将维持在10%的高位水平。为应对能源短缺问题，该国致力于发展光伏发电等清洁高效的能源解决方案。按照规划，柬埔寨计划到2020年实现2.32GW的光伏装机目标。（中国半导体行业协会）

东南亚地区最大光伏电站正式投产发电

由中国电建承建的越南油汀500MW光伏项目竣工，标志着东南亚地区最大光伏电站正式投产发电。油汀光伏项目由1期、2期和3期3个部分组成，总装机500MW，是东南亚地区最大的光伏项目，也是全球最大的半浸没区光伏项目。作为泰国和越南在新能源领域展开合作的标志性项目，油汀光伏项目从一开始就受到了两国政府的高度重视。中国电建通过国际竞标，以EPC+F的合作模式受到了业主的青睐，由华东院负责项目实施。在短短11个月的工期内，中国电建团队完成了对创新融资模式的探索和推动，克服浸没区最高2.4m水深，完成了2000多名工作人员的调配和组织，2万t支架、150万块电池板、20余万根桩基的采购、运输和施工，优质、高效地完成了各项工作，于2019年6月18日，提前实现了项目并网发电。（中国半导体行业协会）

化学所在有机光伏电池的室内光应用方面取得进展

最近，在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下，中科院化学研究所高分子物理与化学实验室侯剑辉团队深入研究并发展了有机光伏电池在室内光下的应用。该团队设计合成了新型非富勒烯受体IO—4Cl，与聚合物给体PBDB—TF混合，获得了吸收光谱与室内光源相匹配的光活性层。使用2700K的LED灯作为光源，在1000 lux辐照强度下，1cm2电池的开路电压达到1.10 V，实现了26.1 %的能量转换效率。

研究结果证明该OPV电池在室內光下不仅具有高的光伏效率和优异的稳定性，而且对于串联电阻和活性层厚度不敏感。如：在室内光源连续照射1 000 h后，电池仍保持其初始的光伏性能；使用大面积涂布方法制备的4cm2电池依然可以实现23%以上的光伏效率。该团队与瑞典林雪平大学教授高峰团队密切合作，揭示了这类电池在降低能量损失方面的独特优势，并对其极限效率进行了合理预测。结果表明，OPV电池在室内光下的极限光伏效率可达50%，这意味着当前取得的光伏效率仍然存在巨大的提升空间。（中国科学院）

微生物所创建出新一代生物光伏系统

为了提高BPV光电转化效率，中国科学院微生物研究所李寅研究组另辟蹊径，设计并创建了一个具有定向电子流的合成微生物组，来解决蓝藻直接产电活性微弱的问题。

该合成微生物组由一个能够将光能储存在d—乳酸的工程蓝藻和一个能够高效利用d—乳酸产电的希瓦氏菌组成。在这个合成微生物组中，d—乳酸是两种微生物间的能量载体。蓝藻吸收光能并固定CO2来合成能量载体d—乳酸，希瓦氏菌氧化d—乳酸进行产电，由此形成一条从光子到d-乳酸再到电能的定向电子流，完成从光能到化学能再到电能的能量转化过程。

通过在遗传、环境和装置层面的设计、改造和优化，研究人员有效克服了2种微生物之间生理不相容的问题。由此创建的双菌生物光伏系统实现了高效、稳定的功率输出，其最大功率密度达到150 MW/m2，比目前的单菌生物光伏系统普遍提高10倍以上。采用连续流加培养方式，该双菌生物光伏系统可稳定实现长达40天以上的功率输出，且平均功率密度达到135 MW/m2的较高水平，在产电时长、单装置输出功率2方面均达到了目前BPV系统的最高水平。（中国科学院）

福建物构所有机无机杂化双轴铁电光伏材料研究获进展

中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室无机光电功能晶体材料研究员罗军华团队在国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金、中科院战略性先导专项和国家自然科学基金青年基金等资助下，首次构筑了一例二维3层有机无机杂化双轴铁电体。研究发现：该化合物中无机八面体的扭曲和有机阳离子的有序化协同诱导了该化合物的铁电自发极化；同时，该化合物独特的对称性破缺使其具有四个等效极化方向。进一步，基于其双轴特性，该化合物的光伏效应可以在多个方向之间相互转换。该工作不仅为科研人员后续设计多轴铁电材料提供了一种新的策略，而且进一步拓展了对无机有机杂化多轴铁电体光伏性能的研究。（中国科学院）

宁波材料所在全固态锂电池无锂正极方面取得进展

中国科学院宁波材料技术与工程研究所所属新能源所研究员姚霞银团队与陈亮团队合作，通过第一性原理计算与实验相结合的方式，创新性地在二硫化铁（FeS2）中引入具有催化作用的过渡金属，达到了在不牺牲电池质量能量密度的前提下，提高FeS2在全固态锂电池中的反应动力学的目的。通过对比不同过渡金属[铜（Cu）、钴（Co）和镍]对FeS2形貌及电化学性能的影响，筛选出Co对FeS2性能具有最优化作用。并且所得到的Co0.1Fe0.9S2具有最小的颗粒尺寸，这有利于提高材料的比表面积，缓解循环过程中的体积变化以及减小电化学反应过程中Li+的传输路径。

研究人员进一步通过密度泛函理论计算的方法确定了Co掺杂后快速步能垒从2.09eV降低至1.86eV。DOS结果也显示，由于d轨道填充作用，多一个d电子的Co使得费米能级附近态密度提高，从而提高了电化学活性。（中国科学院）

物理所等开发电化学活性多功能隔膜涂层提升锂硫电池性能

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源重点实验室E01组副研究员索鎏敏与美国麻省理工学院教授李巨和博士薛伟江合作，在前期“嵌入—转化”混合电极大幅提升锂硫电池单体能量密度研究基础上，首次开发了一种同时具有高电子-离子电导和电化学活性的Chevrel相硫化钼（Mo6S8）隔膜多功能涂层，成功解决了上述问题，并将其应用到锂硫软包电池的研究中。

该新型涂层成功抑制了硫化锂（Li2S）绝缘层的形成，实现了传统硫正极的超快速充放（25min充满/放空）。该涂层对多硫化锂具有很强的吸附力，成功地阻止了多硫化锂向锂负极一侧的“穿梭”，实现了工业级高负载硫正极的长寿命循环。更重要的是，不同于传统非活性涂层会降低全电池能量密度，该新型涂层可以匹配压实后的硫正极，使能量密度提高20%以上。同时，研究者们与美国布鲁克海文国家实验室合作，利用目前世界上最先进的同步辐射全场X射線扫描成像技术（FFXT），首次在实际电池运行过程中研究了该涂层材料的演化机理。此外，软包电池的性能测试进一步表明，该多功能涂层的使用可以将循环寿命提高一倍以上，对推动锂硫电池商业化具有非常重要的意义。（中国科学院）

大连化物所电解水制氢研究取得进展

近日，中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所基础国家重点实验室和太阳能研究部研究员李灿领导的团队开发的新一代电解水催化剂，在苏州竞立制氢设备有限公司及考克利尔竞立（苏州）氢能科技有限公司制造的规模化碱性电解水制氢中试示范工程设备上实现了稳定运行。经过在额定工况条件下长时间的运行验证，电解水制氢电流密度稳定在4 000A/m2时，单位制氢能耗低于4.1kWh/m3氢气（H2），能效值大于86%；电流密度稳定在3 000A/m2时，单位制氢能耗低于4.0 kWh/m3H2，能效值约88%。这是目前已知的规模化电解水制氢的最高效率。

利用太阳能等可再生能源分解水制氢，是实现绿色氢能经济的必由之路，也是未来氢燃料电池的氢源发展方向。将太阳能等可再生能源转化储存为化学能的关键步骤是水分解（光解水和电解水）过程。其中，电解水制氢技术相对成熟，并已经工业化应用。但电解水制氢能量转化效率长期徘徊在50%～70%之间，是电解水成本居高不下的主要原因之一。（中国科学院）

我国大型先进商用压水堆燃料组件实现批量化

燃料组件是核反应堆的核心，中核集团4组氟化碳（CF3）燃料组件近日插入秦山2期4号机组反应堆进行考验。此前，已有8组CF3燃料组件入方家山核电2号机组，预计2019年年底还有8组CF3燃料组件入秦山2期1号机组。这意味着我国自主研制的首个大型先进商用压水堆燃料组件进入批量化、产业化应用阶段。CF3燃料组件是中核集团自主研制的先进核燃料元件品牌，被誉为最强中国“芯”。现有的成果表明，中核集团全面掌握了高性能核燃料研制技术，形成了完整的具有国际市场竞争力的自主燃料体系和产品供应能力。（科技日报）