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我院吴季怀教授团队在Energy & Environmental Science发表重要成果:光电容器焦耳效率超86%

2022-09-06  点击:[]

我院吴季怀教授团队在Energy & Environmental Science发表重要成果:光电容器焦耳效率超86%

202291日,我校环境友好功能材料教育部工程研究中心、材料科学与工程学院、材料物理化学研究所吴季怀教授课题组与瑞士洛桑联邦理工学院的Mohammad Khaja Nazeeruddin教授以及西北工业大学的黄维院士团队合作,在国际权威期刊Energy & Environmental ScienceIF : 39.714)上发表题为“Photocapacitor integrating voltage-adjustable hybrid supercapacitor and silicon solar cell generating a Joule efficiency of 86%”DOI:10.1039/D2EE01744J)的研究论文。该论文的刊发标志着吴季怀教授团队在光电容器这一能源领域的新研究方向取得了重大研究进展。


图一. 光电容器(IPC)的原理图和循环性能图。A. 由硅太阳能电池(SSC)和可调电压杂化超级电容器(VAHSC)组成IPCB. IPC实物图。C. IPC在充放电800次循环中的电量保持率和效率变化曲线图。

 

该文报道了使用电压可调的杂化超级电容器(VAHSC)作为三端光电容器的储能单元,有效协调光伏单元与储能单元间的电流、电压、功率和能量匹配,集成器件获得15.49% 的整体效率,86.01% 的焦耳效率和高达98.28% 的存储效率。同时令人振奋的是,光电容器完成了800次循环的光充电/暗放电测试,显示出优异的容量保持率以及稳定的存储效率、焦耳效率和整体效率,性能远超以往的相关报道。效率与稳定性上的巨大飞跃标志着太阳能收集储存器件朝实际应用迈出了实质性的一步。

值得一提的是,储能器件的常用指标库伦效率是指器件的输出电量与输入电量之比(库伦是电量单位);因此,本文中定义器件的输出能量与输入能量之比为焦耳效率(焦耳是能量单位)。对本文而言,焦耳效率是输出的能量与存储的化学能之比。这是焦耳效率的首次定义。

该论文以吴季怀教授为第一通讯作者、2022届宋泽宇博士为第一作者,华侨大学为第一完成单位。研究工作得到国家自然科学基金-海峡联合基金重点项目和国家自然科学基金的大力支持。

 

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