中科院在钙钛矿太阳能电池领域连获进展,此类电池的应用前景如何?

   2022-10-05 15:17:13 网络280
核心提示:首先钙钛矿太阳能电池前景是能够更清洁、更易于应用、制造成本低。虽然钙钛矿太阳能电池的研究如火如荼,但面临的问题也值得关注。首先,这种新型太阳能电池在组装过程中存在稳定性问题,包括材料的稳定性和高效电池器件的稳定性,有机-无机杂化钙钛矿材料含

中科院在钙钛矿太阳能电池领域连获进展,此类电池的应用前景如何?

首先钙钛矿太阳能电池前景是能够更清洁、更易于应用、制造成本低。虽然钙钛矿太阳能电池的研究如火如荼,但面临的问题也值得关注。首先,这种新型太阳能电池在组装过程中存在稳定性问题,包括材料的稳定性和高效电池器件的稳定性,有机-无机杂化钙钛矿材料含有重金属铅,更好的保障对于电池的保护和利用等各种功能。

其次是针对钙钛矿太阳能电池表面缺陷和水分侵蚀引起的稳定性问题,利用该系列卟啉小分子钝化钙钛矿表面缺陷。机理研究取得重要进展。研究发现,利用这一系列卟啉分子CS0、CS1、CS2处理钙钛矿表面,由于卟啉的疏水性,不仅可以有效钝化钙钛矿表面缺陷,从而抑制钙钛矿/HTM界面之间的非辐射复合。

再者可以通过在薄膜形成的两个不同阶段引入功能性氟化分子,探索了一种减少多晶钙钛矿薄膜缺陷的方法。基于DP策略的PSCs有效抑制了钙钛矿表面和GBs缺陷的形成,同时提高了器件性能和稳定性。新的DP策略通过缺陷钝化延长载流子寿命并抑制非辐射复合损失,从而将VOC从1.10V增加到1.18V,相应的VOC损失为0.39V。

要知道光生电子的提取和光生空穴的排斥力同时减弱,使界面处电子的转移效率急剧下降,导致载流子复合严重,器件的PCE降低。这一新认识提高了对钙钛矿光伏器件结构和异质结界面的理解,解释了无ETL器件PCE低的原因。因此,他们提出了一种新的解决方案,通过延长载流子寿命来解决无ETL钙钛矿光伏器件转换效率低的问题。

钙钛矿太阳能电池前景是怎么样的?

陕西省太阳能光伏产业发展论证报告

第一章 太阳能光伏产业是本世纪最具潜力的新能源产业

能源是人类赖以生存的基础,也是经济和社会发展的物质保障。

近年以来,世纪能源消费剧增,化石能源(煤炭、石油、天然气等)消耗迅速。

化石能源的过度开采和使用,使得环境污染问题日益突出,特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化,使人类赖以生存的生态环境受到严重威胁。

能源消费的需求是随社会的发展而发展,社会经济发展决定着人们对能源需求的增长,同时能源的供应状况又反过来制约着社会经济的发展。

历史上三次科技革命的发展,正是由于能源提供了高效的动力,才推动了世界经济的新飞跃。

大致来说,人类在能源消费上经历了三个阶段,目前正酝酿走向第四阶段。

在整个前资本主义时期,生产力不发达,木柴等在能源消费中居首位,被称为能源的“木柴时代”。

以蒸汽机为主要标志的18世纪的资本足以产业革命,对煤炭需求量骤增,到20世纪初达95%,取代木柴成为主要能源,进入了能源的“煤炭时代”,完成了世界能源消费结构的第一次重大改革。

一直持续到50年代末、60年代初,煤炭海战消费总量的1/2以上。

是有的开采、运输、成本和特点优势,以及基于内燃机的交通运输业的兴起,只是世界石油消费量快速增加。

60年代初石油(气)的产量与消费量超过煤炭,世界能源进入“石油时代”。

影响世界各国能源消费结构变化的因素:一是取决于经济发展与生产力发展水平;二是能源资源条件。

如50年代中期,美国成为世界第一个以石油为首位能源的国家。

日本能源贫乏,60年代中期实现转换。

而煤炭资源丰富的国家,进展迟缓,到60年代、70年初,(前)联邦德国、法国、英国才相继以石油为主要能源。

至今有些国家仍以煤炭为主,如中国(81.2%)、波兰(80.2%)、印度(67.9%)等。

面对日益枯竭的化石能源和不断恶化的生态环境,人类需要进行第三次能源结构转换,从矿物能源向可再生能源转换,用可再生能源(包括风能、太阳能、地热能、水能、生物智能和海洋能等)替代矿物能源,用无碳能源、低碳能源替代高碳能源。

预计彻底转换需半个到一个世纪。

这期间将是能源的“多极化时代”。

太阳能是来自地球之外的能源,具有无污染、安全、长寿命、维护简单、资源永不枯竭和资源分布范围广泛等特点,被认为是21世纪最重要的新能源。

据预测:按照2007年的世界能源用量及已探明的能源储量计算:石油可再用40年,天然气可再用63年,煤可再用147年,核能可利用70-80年(铀元素的储量)。

光伏产业目前正处于产业成长期,很快进入发展期,作为电能供应,将在2020年左右具有与化石能源竞争的能力,2020-2030年作为补充能源,2030-2040年作为替代能源,2040年以后作为主导能源。

第一节 太阳能光伏产业概述

近五年来,全球光伏产业的发展以每年50%的速度增长,2008年达到6000MW的规模。

据世界能源组织(IEA)、欧洲联合研究中心、欧洲光伏工业协会预测,未来数十年光伏产业的增长率将高达30%以上,到2030年光伏发电将占全球发电量的20%。

中国光伏产业得以与世界光伏发电市场的巨大需求,近4年来以每年平均200%的速度发展,2007年电池片和电池组件产量跃居世界第一,占全球产量的1/4,2008年更是占到全球产量的1/3。

1、太阳能光伏产业的发展历程

1839年19岁的法国贝尔勒尔做物理实验时,发现在导电液中的两种金属电极用光照射时,电流会加强,从而发现了“光生伏打效应”;1904年爱因斯坦发表光电效应论文,为此在1921年获得诺贝尔奖;1954年5月美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松开发出效率为6%的硅太阳能电池,这是世界上第一个实用的太阳能电池。

但造价太高(357美元/瓦),缺乏商业上的价值。

就在此时,开创人类历史的第一项计划——太空计划也正如火如荼地进行着,因为太阳能电池具有不可取代的重要性,使得太阳能电池找到了另一片发展的天空。

从1957年苏联发射第一颗人造卫星开始,太阳能电池就肩负着太空飞行任务中一项重要的任务。

20世纪70年代初,由于中东战争,石油禁运,工业国家的石油供应中断造成能源危机,迫使人们不得不再度重视太阳能电池由于电力系统的可行性。

在20世纪70年代中期,研制出了超薄单晶硅光伏电池。

1990年以后,人们开始将太阳能电池发电与民生用电结合,于是“并联型太阳能电池发电系统”开始推广。

如今,太阳能电池已经发展到第三代。

第一代太阳能电池主要是基于硅晶片,采用单晶硅和多晶硅及GaAs材料制作。

其技术已发展成熟,但高昂的材料成本在全部生产成本中占据主导地位。

要真正达到大规模利用太阳能电池的目标,降低材料的成本就成为降低光伏电池成本的主要手段。

以至于使得人们不惜以牺牲电池的转换效率为代价来开发薄膜电池。

第二代太阳能电池是基于薄膜技术的一种太阳能电池。

构成薄膜太阳能电池的材料有很多种,主要包括多晶硅、非晶硅、碲化镉以及铜铟硒,其中一多晶硅薄膜太阳能电池性能最优。

第三代太阳能电池是21世纪以来的主要发展方向,主要本着以提高光电转换效率和降低生产成本为根本目标进行研发。

目前投入应用的主要有叠层太阳能电池、纳米太阳能电池、玻璃窗式太阳能电池等。

在技术进步的推动和各国 *** 的激励政策驱动下,太阳能光伏发电产业和事成得以迅速发展。

2000年至2008年,全球太阳电池产量年均复合增长率为47%,2008年产量达到6.4GW。

同期,以欧美为主的全球太阳能光伏发电应用市场也以45%的年均复合增长率块数增长。

2008年全球累计装机总量已接近15GW。

图1

图2

中国光伏产业在世界光伏发展的拉动下,近年来飞速发展。

2008年中国光伏电池产量达到2GW,保持全球第一的地位,占全球份额的30%。

2008年全球前25家太阳电池生产商中(见图3),有8家是中国企业。

然而,中国光伏产业的发展和光伏应用市场的发展却存在着极大的不平衡。

98%的光伏产品靠出口。

具体的去21SPV光伏社区看看吧!

-------------------21SPV光伏社区

钙钛矿太阳能电池前景很不错。

太阳能电池将阳光转换为电能,长期以来一直是全球可再生能源愿景的一部分。虽然单个电池非常小,但当升级到模块时,它们可以用来为电池和电灯充电。

如果并排放置,总有一天,它们可以成为建筑物的主要能源.但是目前市场上的太阳能电池使用的是硅,与传统的电源相比,硅的制造成本很高。

这就是另一种相对较新的材料进入金属卤化物钙钛矿的地方。当嵌套在太阳能电池的中心时,这种晶体结构也能将光转换成电能,但成本要比硅低得多。

此外,钙钛矿基太阳能电池可以使用硬质和更薄的基板制作,因此,除了成本更低之外,它们还可以更轻、更灵活。但是,为了具有现实世界的潜力,这些原型需要在尺寸、效率和寿命上得到提高。

现在,在一项新的研究中,发表在纳米能由冲绳科技研究生院的齐亚彬教授领导的能源材料和表面科学部门的研究人员已经证明,以不同的方式创造钙钛矿所需的原料之一可能是这些细胞成功的关键。

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