1、 硅太阳能电池光电转换率首超26%
英国《自然·能源》杂志3月20日在线发表的一项重要研究成果，报告了首个光转换效率突破26%的硅太阳能电池。经认证，这种电池实现了26.3%的转换效率，表明硅太阳能电池的效率达到了历史新高，更多效率更高的硅太阳能电池板也将在未来问世。
据《自然·能源》文章估计，到2050年，光伏电力将承担全球一次能源需求的20%以上。但目前太阳能发电成本相较于其他能源仍然偏高，降低发电成本是世界各国相关企业、组织主要的发展目标之一，因此，提高硅太阳能电池光电转换率，成为进一步部署光伏电力的关键步骤。
硅太阳能电池的理论效率约为29％，因为在入射光的能源中，20%至30%为透射损失，约30%为量子损失，约10%为载流子复合、表面反射损失及串联电阻损失等。
此次，日本钟化公司研究人员吉河训太及其同事使用工业兼容的工艺来制造单晶硅太阳能电池，其设计能同时增加电池的阳光吸收和电流转换。按照新方法，研究团队打破了此前的最高纪录25.6%，将光转换效率提高到26.3%。
与此同时，研究人员还提出了一种实现硅太阳能电池的理论转换效率极限——29.1%的新方法，为实现太阳能发电高效转换、降低成本的目标打开了一扇大门。
研究团队强调，尽管该研究打破了迄今世界硅太阳能电池的光转换效率纪录，但将单个电池组装成商业上可行的太阳能电池板，目前还需要进一步研究。
————中国科学院
2、 波导轻量化太阳能组件
建设太阳能发电系统，空间与电网是两大关键。但阳光实际上普照大地，若能摆脱过去的集中式电站思维，转而推动“处处可发电”的观念，不仅能更有效运用太阳的能量，也能使太阳能真正深入生活。而这就是台湾太阳能厂新能源科技与设计师团队奇想创造共同开发轻量化太阳能组件的思维。
以波导轻量化太阳能组件为中心，推出多样化的太阳能应用，包括太阳能路面、公共汽车候车亭、隔音墙、建筑帷幕、太阳能路灯、太阳能行动电源板等，积极抢攻利润较好的利基市场。波导轻量化太阳能组件为新能源与奇想科技耗时两年的研发成果，在2016年获得德国红点设计奖。其表面以特殊的波导材质镀膜取代传统的玻璃，背面则以金属复合材料钢板取代传统的EVA背板，不仅提高了组件的机械强度，重量亦十分轻巧，具有优异的BIPV应用潜能。
轻量化太阳能组件是一种新建材，改善外观、眩光、重量等问题，建筑师在建材选用上多了一项选择。这项技术也能应用于消费性电子产品。
以轻量化太阳能组件技术为基础所生产的太阳能行动电源。由于这款组件本身较为轻薄，因此这项产品的重量较轻;产品也搭配两组USB充电埠，晒太阳三小时可充饱两支 iPhone 的电。轻量化太阳能组件具有多项革命性的特性，包括：抗风压7,000Pa、耐荷重10,000Pa、耐火等级Class C、无反光与眩光、降造效果达35分贝、具止滑功能等。而在太阳能板本身的性能上，这款组件的重量仅约13.5公斤，厚度可薄至1.5公分，具Anti-PID性能。且表面的波导材质能创造多角度吸光功能，使上、下午时段或垂直设置时的发电量提高。未来必须跳脱传统的地面集中式电站思维，阳光普照、太阳能系统任何地方也都能设置。
————太阳能光伏
3、 一种基于发光太阳能集中器（LSC）的光伏窗户
据科技媒体Phys报道，美国明尼苏达大学的科学家团队发明了一种基于发光太阳能集中器（LSC）的光伏窗户，它充分利用硅纳米粒子的光学特性，只需在玻璃上植入硅纳米粒子，就能实现太阳能发电。
能吸收太阳能的窗户，也叫光伏窗户，是可再生能源技术的前沿领域。光伏窗户能充分挖掘建筑的潜力，在不破坏建筑美感的同时，还能满足人们的能源需求。
科学家将硅纳米颗粒植入到LSC里，当太阳光线照射在窗户表面，LSC能吸收太阳光线中的有效光线，并将光线反射到硅纳米粒子，从而吸收太阳能。
完整的过程也并不难理解。科学家通过使用等离子体反应堆生产硅纳米粒子，将硅晶体变为纳米级别的粉末状物质，其中，每一个粒子由约2000个硅原子组成。科学家将粉状的物质整合进一张薄膜，使之看上去像是一张柔韧性很强的的塑料片；还或者将粉状物质直接涂到物体表面。
主持该项研究工作的明尼苏达大学机械工程系教授Uwe Kortshagen对媒体表示，“我们将硅晶体缩小到纳米级别，此时，硅晶体的属性发生了改变，它变成了一个有效的光发射体。与此同时，它并不能吸收自己的冷发光。这种特性，使得硅纳米粒子成为LSC的理想材料。”
目前，该科学家团队表示这种光伏窗户能在较低成本下，实现光电转换效率超过5%。至于能否顺利实现商用，还需看后续研发进展。
————北极星太阳能光伏网讯
4、 混合导体透氧膜高效氢气分离研究获新进展
近日，中科院大连化物所催化基础国家重点实验室杨维慎、朱雪峰研究员带领无机膜与催化新材料团队提出了混合导体透氧膜反应器中高效氢分离的新方法，相关研究成果发表在Energy Environ. Sci. 英国《能源与环境科学》上。
氢气的分离与纯化技术对氢气在各个领域的成功应用至关重要。在膜分离技术中，无机致密透氢膜因其对氢气100%的选择透过性而被认为是最有应用前景获得高纯氢的方法之一。研究人员首次提出陶瓷基混合导体透氧膜反应器中进行氢分离的新概念，其氢分离原理是：膜的一侧（side I）通入低纯度氢气，另一侧（side II）通入水蒸汽，高温下水与电子结合并分解成氢气和氧离子，氧离子在膜两侧氧化学势梯度的驱动下透过膜与低纯度氢气反应生成水。膜II侧流出气体经冷凝干燥后即可得到高纯或超纯氢气，整体来看，在透氧膜反应器的一侧通入低纯度氢气，而在另一侧获得高纯度氢气且无净化学反应发生，从而实现了透氧膜分离氢的过程。
实验结果表明，氢分离速率高达16.3mL·cm-2·min-1，分离系数达到10000以上；氢分离速率可与钯基金属膜相媲美，相比于质子导体膜提升了2-3个数量级；且可在含200ppm H2S的气氛下长期稳定运行。因此，透氧膜可为燃料电池、半导体制造、光伏电池生产等产业高效地提供高纯氢或超高纯氢。
————科学网
5、 一种基于摩擦纳米发电技术
海洋是孕育人类的摇篮，也蕴藏着巨大的能量，理论上，海洋完全可以满足地球上所有的能源需求，并且不会对大气造成任何污染，是一种可持续永久解决世界能源需求的途径。目前，中国科学院北京纳米能源与系统研究所的王中林院士团队正在致力于研究一种基于摩擦纳米发电技术的稳定实用的波浪能发电网络装置，
王中林首次发明的摩擦纳米发电机，在一个较宽的频率范围内，输出电流与机械能频率成正比，对于频率低于5Hz海浪波动，摩擦纳米发电机的输出效率远高于电磁发电机，非常适用于收集蓝色能源，在缓慢流动和随机方向的波流条件下能够稳定输出功率。
王中林院士从新兴的利用人体运动摄取能量的技术中汲取灵感，使之应用于海洋水波发电。摩擦纳米发电机转化效率高，可将50%的能量从动能转化成电能，它是利用两种不同材料接触所产生的表面静电荷导致的随时间变化的电场来驱动电子的流动。这种采集波浪能的纳米发电球在海水中浮动，其中一种电介质材料制成的球在另一个球体内滚动产生摩擦电荷。它可以高效灵敏地回收海洋中的动能资源，包括水的上下浮动、海浪、海流、海水的拍打。当海波带动其中的小球每秒晃动两至三次，即可产生大约1到10毫瓦的功率。这种发电网可以分布在远离海岸和航道的深水区，不会影响在近海边人们的生活和享乐等活动。理论测算，对于像山东省面积大小的这样一片海域，如果在10米深的水中布满这种发电的网格，其发出的电量可满足全世界的能源需求。
当前，蓝色能量还处于实验室早期研发阶段，要想实现长时间可靠运行，还有许多关键技术问题有待解决，在水动力性能理论研究、模型试验、纳米发电结构设计等方面要进行大量的工作，并积累实践经验。如研究提高纳米发电材料的耐久性与抗腐蚀性；研究布线结构和传输抵御风暴及恶劣环境。同时要考虑规划蓝色能源发电网位置和大小，尽量减少对航运、海洋生物与生态影响。
————科学网
6、 “快速多维”制造新方法
利用一张平面的塑料片，快速“凹”出复杂的立体造型，这一被称为“快速多维”的制造方法及相关论文，于近日发表在国际期刊《Advanced Materials》。发明者为浙江大学化学工程与生物工程学院的谢涛教授课题组。学界认为，这一发明将对当前热门的3D打印与个性化制造提供全新思路。
平面变立体，听起来很玄乎，但是科学家说，这类形变在生活中非常普遍，墙壁、地板受潮起泡就是一个典型的例子。“这一现象提示我们，或许我们在进行三维设计制造时，不需要通过复杂耗时的层层打印步骤，而去使用一种更为简洁、连续、高效的过程。”谢涛说，这一灵感的提示下，课题组进行了快速多维制造的探索。这一方法最显著的优势就是快。
3D打印是一种增材制造方法，它相较于传统的减材制造，它在节省成本和个性化制造方面均显示出诸多优势。但目前广泛采用的3D打印技术无法回避的挑战在于逐层打印，限制了打印精度和速度。
“我们的方法避开了这一挑战，它的成型是连续的，快速的，可以为多维制造提供新的思路。”谢涛认为，尽管这一的技术存在广泛应用前景，当前仍然需要多学科的科学家进行共同研究，推进这一技术从实验室走向现实：“很期待研究光学、计算机科学和力学的科学家的加入。”
论文的第一作者，博士生黄丽媚向记者“拆解”了整个“魔术”制造的关键步骤。第一步是制作“底片”。底片是厚度约为0.5毫米的液体薄膜。这类液体会在光的照射下固化，被称为光固化树脂。第二步是曝光——利用投影仪画“图纸”。第三步是立体显影。见证奇迹的时刻就在这一步发生。“底片”投入水中之后，由于每个像素点的吸水程度不一样，会产生有趣的、符合事先设计的形变。就像水中“长”出了一座悉尼歌剧院，或是水中“开”出了一朵花。
“利用相同的原理，我们也可以使塑料片在融化的蜡中显影，就可以做出一朵立体的蜡质花，”谢涛说，通过打印液体的选择，可以在三维物件中很方便的引入多个其他维度，即随时间变形的性能，例如形状记忆效应等，因此将该项技术称为快速多维制造。该项技术在诸多领域均有应用前景，例如在工业应用中广泛采用的失蜡铸造法（首饰制造等），通过这项新的技术可以大大提高设计和生产效率。
————科学网
7、 石墨烯基电容器研究取得新进展
近日，中科院大连化物所吴忠帅研究员带领二维材料与能源器件研究团队和包信和院士团队在柔性化、平面化、集成化的全石墨烯基超级电容器研究方面取得新进展，实现了在一个基底上制造具有任意形状的超级电容器及其模块化集成，相关的研究成果发表在《美国化学会纳米》期刊上。
超薄、超轻、柔性化、非常规形状微纳电子器件的快速发展，对与之配套的微纳能源系统提出了更高的要求。传统储能器件，如锂离子电池、超级电容器，形状单一，尺寸、体积及质量较大；还存在电解液泄露、导电添加剂和粘结剂使用、隔膜较厚等问题。同时，两个基底的使用不利于器件机械柔性改善，不能满足多样性、柔性化、多功能化集成电路的要求。因此，需要开发新型储能器件。
研究人员提出在一个基底上构筑任意形状、三明治结构平面超级电容器的概念。以电化学剥离石墨烯为电极材料，纳米氧化石墨烯为隔膜，在形状可调控的掩模版协助下，通过逐层喷涂的方式在一个柔性基底上成功地制造出具有任意形状、全石墨烯基三明治结构的平面超级电容器。与传统柔性器件相比，该电容器不仅具有形状多样性，如长方形、圆形、中空方形、数字、字母和更复杂的交叉线性等，还具有较高的体积比容量（280F/cm3）、较高的能量密度（2.9mWh/cm3）和优异的机械柔韧性。在不同的弯曲状态下测试，比容量基本没有损失。通过凝胶电解液覆盖有效电极面积，可实现对单个器件比容量的有效调控。同时，该制造方法可适于规模化生产和自集成化，在不使用传统金属导线和接触体的情况下，实现多个器件串、并联集成，有效调控了模块化电源的输出电压和容量。
该工作从材料选取、电极制备、电解液和隔膜选择、器件组装与模块化集成等方面进行了创新，也为任意形状储能器件的有效构筑、生产与集成提供了科学依据。
————科学网
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