新型钙钛矿太阳能电池研究进展及面临的问题

能源是当今世界面临的巨大难题,石油矿产等资源的不断大量消耗,太阳能作为清洁能源有望得到更多的应用。利用太阳能最主要的方式是用太阳能电池进行光电转化,其中,新型太阳能电池优点很多,清洁、制造成本低、效率高、便于投入应用,已经成为光伏领域的研究热点。简要介绍太阳能电池发展过程,侧重于论述相应的市场行情及面临的问题。主要讨论钙钛矿太阳能电池的研究现状以及研究中面临的问题。     

太阳能电池封装背板的发展状况

太阳能是绝大部分能源的来源,也是取之不尽的清洁能源。随着光伏行业的发展,太阳能电池用量越来越大。而起到保护作用,决定电池板使用寿命至关重要的太阳能电池封装背板也得到长足发展。本文介绍了太阳能电池背板的应用、结构、性能和发展状况等情况。     

太阳能电池背板封装材料的发展状况

太阳能是绝大部分能源的来源,也是取之不尽的清洁能源。随着光伏行业的发展,太阳能电池用量越来越大。而起到保护作用,决定电池板使用寿命至关重要的太阳能电池背板封装材料也得到长足发展。太阳能电池光伏组件中只有背板材料没有实现国产化,所以背板的发展显得尤为重要。本文介绍了太阳能电池背板的应用、结构、性能和发展状况等情况。     

聚合物太阳能电池及材料研究进展

太阳能的充分应用是解决目前人类所面临的能源短缺和环境污染的根本途径。聚合物太阳能电池作为第三代太阳能光伏技术已得到二十多年的研究,其太阳能转化效率已超过10%。回顾聚合物太阳能电池的发展历史和理论研究,太阳能电池的材料与结构对太阳能电池的效率影响很大,尤其是给体材料。从PPV类材料到PT类材料再到PCDTBT、TTBDT、BDTTPD等能级调节后的受体材料,每一次材料的升级,都能让聚合物太阳能电池的效率大幅提高。在聚合物太阳能电池的理论逐渐认识清楚,聚合物太阳能电池制作工艺不断成熟的情况下,研究新型给体材料对向聚合物太阳能电池实用化迈进尤为重要。     

聚合物太阳能电池及材料研究进展

太阳能的充分应用是解决目前人类所面临的能源短缺和环境污染的根本途径。聚合物太阳能电池作为第三代太阳能光伏技术已得到二十多年的研究,其太阳能转化效率已超过10%。回顾聚合物太阳能电池的发展历史和理论研究,太阳能电池的材料与结构对太阳能电池的效率影响很大,尤其是给体材料。从PPV类材料到PT类材料再到PCDTBT、TTBDT、BDTTPD等能级调节后的受体材料,每一次材料的升级,都能让聚合物太阳能电池的效率大幅提高。在聚合物太阳能电池的理论逐渐认识清楚,聚合物太阳能电池制作工艺不断成熟的情况下,研究新型给体材料对向聚合物太阳能电池实用化迈进尤为重要。     

光催化材料

<正>太阳能是地球上最重要的清洁和可再生能源，中国国土面积大、所在地球纬度靠近赤道，日照时间长，太阳能资源十分丰富，每年可供开发利用的太阳能约为1.6×10¹⁵W，大约是2010年我国能源消耗的500倍。从长远看，中国太阳能的开发利用对国家能源结构的调整和环境污染的治理具有重大战略意义。然而太阳能不易储存、昼夜/季节变化大、分布不均匀、能量密度低。传统太阳能电池与风力发电具有时变性，电能的产生和利用往往不能同步，还必须解决电能的存储问题。光催化技术和材料在解决环境污染和能源短缺问题方面有着非常巨大的应用前景，因为光催化技术能利用可再生的太阳能，光催化分解地球上丰富的水制备氢气，将太阳能转换成可以存储的化学能-氢能存储起来，氢能清洁环保、使用方便，被认为是一种理想的能源载体。     

太阳能电池研究现状

随着工业的发展以及能源需求量的不断攀升,传统化石能源资源已不能满足人类社会的要求。太阳能具有极大的应用潜力,而探索太阳能材料非常重要。本文调研了太阳能电池材料的发展、太阳能电池现阶段状况、太阳能电池的商业化发展趋势。     

金属氧化物在薄膜太阳电池中的应用研究进展

太阳能电池是解决能源衰竭和环境污染问题的有效途径之一。在太阳能电池薄膜化发展过程中,金属氧化物因为工艺简单、清洁环保及优良的能带结构成为极具潜力的光伏材料,广泛用于制作各种结构薄膜电池。本文从结构、制备工艺及光电转换效率等方面综述了Ti O2、Zn O及铜氧化物材料在薄膜太阳能电池的应用研究现状,讨论了各种材料光伏性能的影响因素,并分析了各自的发展趋势及应用前景。     

PV防护—光伏玻璃封装

光伏（PV）工业最近几年呈现出快速增长的态势,让众多太阳能领域的专家惊叹不已。随着太阳能这种清洁能源利用方面的技术发展,光伏产业也得到了快速发展。前些年,太阳能电池或太阳能模块主要用晶体硅作为基板。如今,多晶硅太阳能模块（包括非品硅[a—Si]薄膜技术）、碲化镉（CdTe）、铟镓矾化镉（CIGS）,以及与有机染料和纳米技术柏结合的各种太阳能电池结构丰富着太阳能电池市场。     

钙钛矿型太阳能电池制备工艺及稳定性分析

太阳能是重要的新型能源之一,而将太阳能转换为电能的媒介就是太阳能电池。近年来以钙钛矿为制备材料的太阳能电池收到了广泛欢迎。钙钛矿具有制备工艺简单、成本低、转换率高等优点,因此也是制作太阳能电池的优秀原料。本文对钙钛矿太阳能电池的制备工艺及稳定性进行了研究。     

稀土上转换发光材料在太阳能电池中的应用

传统的太阳能电池只能吸收能量大于半导体能隙的光子,能量小于半导体能隙的光子因为无法被吸收而被浪费掉,这一部分的能量损失高达50%。将上转换发光材料应用于太阳能电池中,将增加电池对能量小于半导体能隙的光子的吸收,极大提高太阳能电池的光电转换效率。稀土掺杂的上转换发光材料以其能够吸收红外光转换为可见光的独特性质,受到了国内外研究学者的广泛关注。这篇文章介绍了上转换发光材料的发光机制,以及近些年来稀土上转换发光材料在太阳能电池领域中的应用,包括硅基太阳能电池,染料敏化太阳能电池及钙钛矿太阳能电池。对稀土上转换发光材料在太阳能电池中应用所面临的困难以及潜在的解决方案做了总结与展望,有利于后续研究对稀土上转换发光材料在太阳能电池上的应用方向的探索,为提高太阳能电池的光电转化效率提供新思路,推进太阳能电池的大规模市场化应用。     

钙钛矿太阳能电池研究进展

钙钛矿太阳能电池(PSCs)近几年迅速发展,截至目前,其能量转换效率已经超过23%,这可能使光伏产业发生革命性的变化。基于最新的研究进展,介绍了钙钛矿太阳能电池的结构和工作机理,简要综述了空穴传输材料(HTM)在钙钛矿太阳能电池中的应用。最后,指出了钙钛矿太阳能电池目前存在的一些问题及未来的研究方向。     

二维钙钛矿材料制备技术研究进展

钙钛矿因具有可调性结构、低缺陷密度、高载流子迁移率以及带隙可调等优异的物理化学特性而被广泛地应用于太阳能电池和光电探测器等光电器件领域。二维钙钛矿材料由于维度和厚度尺寸减小,引起量子限域效应,使得电子-空穴相互作用增强,激子结合能增大。因此,二维钙钛矿材料与其块体材料相比表现出了更优异的光电特性,并且稳定性增强,迅速成为二维材料领域的研究热点。结合近几年国内外研究现状,综述了剥离法、液相法和气相法等3种二维钙钛矿材料的制备方法,分析了各种方法的优缺点,并对其未来的发展进行了展望。指出二维钙钛矿材料的研究需要重点关注以下两个方面:1）开发一种简单可行的大规模生产大尺寸、高质量、环境友好以及高稳定性的二维钙钛矿材料的制备方法仍然是该领域研究的重点,3种制备方法中气相法是非常有可能实现大规模生产大尺寸、高质量二维钙钛矿材料的有效途径,但是急需解决的问题是降低设备成本以及通过改进工艺条件来提高二维钙钛矿材料的生长速度;2）二维钙钛矿材料在太阳能电池、光电探测器、LED等光电器件领域已经表现出很好的应用前景,但是光电器件的工作原理以及如何精确调控材料形貌与发光性能等这些基础研究仍然需要更深入的探讨,也是未来关注的重点。     

Research progress on stability enhancement of CsPbX3 perovskite and photovoltaic devices

The CsPbX₃ (X is halide anions) based all-inorganic perovskites are regarded to be one of the most appealing research hotspots among perovskite photovoltaics in the past few years, mainly due to their superior thermal stability compared to the organic-inorganic hybrid counterparts. At present, the highest photoelectric conversion efficiency of all-inorganic perovskite solar cells has reached 19.03%, which has good development potential. However, the Goldschmidt tolerance factor of this type of perovskite is close to the critical boundary value, which leads to phase instability. Accordingly, numerous works have been published on the stability enhancement of CsPbX₃ perovskite in recent years. This review summarizes the progress and strategies in the preparation of stable and efficient all-inorganic perovskite solar cells (PSCs), including the enlargement of tolerance factor, enhancement of activation energy barrier for phase transition (black phase to yellow phase), and decreasing the surface energy as well as modulation of the crystallization procedure. Finally, challenges and perspective of the future development of all-inorganic CsPbX₃ based PSCs are presented.     

CsPbX3钙钛矿材料与光伏器件稳定性强化研究进展

基于CsPbX₃(X为卤素阴离子)的全无机钙钛矿与含甲胺、甲脒等有机阳离子的有机-无机杂化钙钛矿相比，具有更优异的热稳定性，是近几年来钙钛矿光电领域最具吸引力的研究热点之一。目前全无机钙钛矿太阳电池的最高光电转换效率已经达到19.03%，具有很好的发展潜力。然而，这类钙钛矿材料的Goldschmidt容忍因子接近临界值，存在相不稳定的问题。近年来已经有相当多的研究聚焦于CsPbX₃钙钛矿材料与器件的稳定性强化工作。从增大容忍因子、提高相转变能垒、减小表面能、调控结晶过程等策略与方法入手，系统总结了近年来在制备稳定高效全无机CsPbX₃钙钛矿太阳能电池方面的进展，并对面临的挑战和未来的发展方向做出了展望。     

钙钛矿太阳电池的研究进展

介绍了卤铅铵钙钛矿（CH3NH3PbX3,X = Cl、Br、I）的结构及其在新型无机-有机杂化异质结钙钛矿太阳电池中的应用,阐述了钙钛矿太阳电池的结构与工作原理,着重从钙钛矿太阳电池的致密层、钙钛矿吸收层（有骨架层和无骨架层）及有机空穴传输层三个重要组成部分的材料、微结构及制备方法等方面分析了钙钛矿太阳电池的研究进展及存在的问题。并结合不同课题组的研究成果评价了钙钛矿太阳电池各组成部分相应的材料、微结构及制备方法等对太阳电池光伏性能和长期稳定性的影响。此外还介绍并比较了反转结构与柔性太阳电池的光伏性能,简要讨论了钙钛矿太阳电池的各层材料、结构、有毒重金属的替代、长期稳定性等方面的发展趋势。     

Recent Progress of Innovative Perovskite Hybrid Solar Cells

Recently, innovative perovskite hybrid solar cells have attracted great interest in solar cell research fields, such as dye-sensitized solar cells, organic photovoltaics, thin-film solar cells, and silicon solar cells, because their device efficiencies are gradually approaching those of crystalline Si solar cells, and they can be fabricated by cheap low-temperature solution processes. Here, we review the recent progress of innovative perovskite hybrid solar cells. The introduction includes the general concerns about solar cells and why we need innovative solar cells. The second part explains the structure and the material properties of hybrid perovskite materials. We focus on why the hybrid perovskite materials can exhibit excellent solar cell properties, such as high open-circuit voltage. The third part introduces recent progress in innovative perovskite hybrid solar cells, in terms of device architecture and deposition methods for dense perovskite thin films with full surface coverage. The device architecture is important in attaining high power conversion efficiency; the device operating mechanism is dependent on the device structure; and the pinhole-free dense perovskite thin films with full surface coverage are crucial for achieving high efficiency. Finally, we summarize the recent progress in perovskite hybrid solar cells, and the issues to be solved, in the summary and outlook section.     

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿材料不仅具有较高的光吸收能力和载流子迁移率,同时具有双极性特征以及合成方法简单等优点,目前已成为最有发展前途的太阳能电池材料,其光电转化效率在7年内从3.8%迅速提升到20%以上,并有进一步提高的空间。简单介绍了钙钛矿材料的结构与性质,综述了钙钛矿太阳能电池的研究进展,指出了目前电池发展中亟需解决的问题及未来的发展方向。     

自组装制备硫化铜空穴传输层用于钙钛矿太阳能电池

采用自组装方法制备了硫化铜作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输层。这种方法具有低成本且可大规模制备等优点。采用紫外-可见吸收光谱和紫外光电子能谱对硫化铜薄膜进行了光学性能和能带结构表征;采用原子力显微镜对硫化铜薄膜进行了表面形貌表征;采用Keithley 2410系统测试了器件的电流密度-电压特性。结果表明,硫化铜具有良好的光学透过性、适宜的能级和均匀致密的表面覆盖,采用硫化铜制备的器件具有14.97%的光电转换效率,同时具有可忽略不见的滞后现象。将器件置于空气中14 d后还能保持80%以上的原始效率,表明器件具有良好的稳定性。以上结果表明,采用自组装方法制备的硫化铜薄膜具有优良的性能,对未来钙钛矿太阳能电池的大规模制备及应用提供了一定的借鉴意义。     

The hybrid halide perovskite: Synthesis strategies,fabrications, and modern applications

The organic–inorganic hybrid halide perovskite has several outstanding properties that are beneficial for optoelectronic and photovoltaic applications. Their interesting properties and the use in several modern application, attracted attention of the materials researchers. However, in this review, we describe how hybrid perovskite-based solar cells has become an important renewable source of energy along with historical background and the future of this potential material. We also describe the synthesis and fabrication methods for preparing ultrathin to bulk perovskites and their crystallographic nature of pure and mixed metallic hybrid perovskite system. This review not only focused on properties of hybrid perovskite but also represents the drawback as well as the development and performance in different fields of application.