钙钛矿太阳能电池技术发展历史与现状

简要回顾了钙钛矿太阳能电池的发展历史,解释了钙钛矿太阳能电池本质上是固态染料敏化太阳能电池。介绍了钙钛矿太阳能电池的微观发电机理,结合钙钛矿太阳能电池的能级图分析讨论了钙钛矿与电子传输层和空穴传输层的能级匹配。分析总结了钙钛矿太阳能电池的光伏技术参数,包括光生电流密度、开路电压、填充因子、能量转换效率以及光伏性能的稳定性。钙钛矿太阳能电池的能量转换效率、短路电流密度和开路电压均已超过非晶硅薄膜太阳能电池,填充因子与非晶硅薄膜太阳能电池很接近。钙钛矿太阳能电池有希望实现产业化而成为下一代薄膜太阳能电池。指出了钙钛矿太阳能电池大规模市场应用在制造技术上的瓶颈即空穴传输层的造价昂贵,并综述了解决该瓶颈的最新研究工作。     

柔性钙钛矿太阳能电池研究进展

近年来,柔性钙钛矿太阳能电池由于具有质量轻、成本低、形状可塑、适用性广等优点,成为了太阳能电池领域炙手可热的研究课题。目前,该类柔性电池的最高光电转换效率已超过16%。本文针对柔性钙钛矿太阳能电池的结构及其柔性衬底,介绍了其主要的研究方向和目前的研究进展,并探讨了柔性钙钛矿太阳能领域面临的主要问题与挑战,最后展望了柔性钙钛矿太阳能电池的发展。     

新能源材料

<正>钙钛矿电池——未来的光伏电池由都灵理工大学、洛桑联邦理工学院、米兰理工大学和意大利技术研究院纳米科技中心组成的一个钙钛矿实验研究团队,在美国《科学》杂志上发表题为"提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性"的研究论文,该项研究解决了钙钛矿太阳能电池转换中的关键问题。钙钛矿太阳能电池技术被"世界经济论坛"评为2016年10大最有前景的技术之一。瑞士洛桑联邦理工学院长期致力于钙钛矿在太阳能转换装置中的应用     

全钙钛矿叠层太阳能电池的发展与展望（英文）

目前,进一步提高太阳能电池的光电转换效率,降低其度电成本,是实现“双碳”目标的必行之路.全钙钛矿叠层太阳能电池兼备光电转换效率高和成本低廉的优势,近几年取得了巨大的发展,在国际上备受关注,是一种新兴的光伏技术.在展现出巨大潜力的同时,全钙钛矿叠层太阳能电池也面临着多方面的挑战.本文综述了近年来全钙钛矿叠层太阳能电池在宽带隙子电池、窄带隙子电池和隧穿结方面的研究进展,展望了全钙钛矿叠层太阳能电池在效率提升、稳定性改善以及大面积制备等方面的未来发展方向.     

新能源材料

<正>日本东京大学:钙钛矿太阳能电池转换效率达20.7%近日,东京大学研究生院综合文化研究科教授濑川浩司(KojiSegawa)等人,共同开发出了更高效的钙钛矿太阳能电池。该款钙钛矿太阳能电池使用的是含钾的材料,可在测定条件下改变电池的迟滞现象,从而提高电池性能。据东京大学介绍,该款钙钛矿太阳能电池面积为2.76cm~2,连接3个太阳能电池片,转换效率为20.7%。"这是东京大学首次研发成功转换效率超过20%且     

基于知识图谱的太阳能电池研究前沿探测分析

能源短缺已经成为阻碍当前经济发展的重要问题之一,是世界各国关注的焦点。太阳能电池作为一种清洁可再生能源正受到越来越多的关注,对解决能源危机具有重要意义。通过文献共被引、TF~*IDF和LLR算法以及聚类分析等方法,对太阳能电池研究领域高被引论文引文数据和主题词数据进行分析和处理,梳理了太阳能电池研究领域重要的学术论文,并采用信息可视化分析软件CiteSpace,以知识图谱的方式展示太阳能电池领域5个研究主题。结果表明,高能量转化效率的钙钛矿太阳能电池是当前太阳能电池研究领域的研究前沿。进一步对图谱聚类的知识基础和反映研究前沿的施引文献分析发现,围绕着研究前沿展开的研究主要包括钙钛矿吸光材料、空穴传输材料和钙钛矿制备工艺等3方面,以期开发制备高转化效率低成本的钙钛矿太阳能电池。研究结果可能有助于我国科研人员迅速了解太阳能电池的最新研究发展方向并取得进一步突破,同时为我国跟踪和占领世界太阳能电池技术制高点提供了可供决策参考的线索。     

钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势

有机无机杂化钙钛矿材料具有优异的光电特性，在光伏、显示和传感领域均获得了广泛关注。近年来，钙钛矿太阳能电池技术发展迅速，在效率提升和面积放大方面不断取得突破，但钙钛矿材料和器件的稳定性问题一直没能得到根本性的解决，严重制约了钙钛矿光伏器件的实用性能及商业化推广进程。钙钛矿太阳能电池的不稳定性来源于器件中钙钛矿层、电荷传输材料和电极材料的失效，失效原因主要包括光照、水分、温度和氧气等环境因素，因此深入理解各因素对钙钛矿太阳能电池稳定性的作用机理至关重要。此外，与晶硅和其他薄膜电池相比，钙钛矿太阳能电池在材料性能、器件结构等方面都有较大差别。目前晶硅电池和其他薄膜电池的稳定性评价方法和测试手段对钙钛矿太阳能电池不能完全适用，为了使不同机构间钙钛矿太阳能电池稳定性的测试结果可以对比，需要统一稳定性测试标准。本文总结了钙钛矿材料及光伏器件稳定性的影响因素，剖析了光照、水分、温度和氧气等环境因素对钙钛矿器件稳定性的作用机理，并对提升钙钛矿太阳能电池稳定性的方法进行了综述。最后分析了钙钛矿太阳能电池稳定性的评价方法和测试手段，并对钙钛矿太阳能电池的未来发展方向进行了预测，以期为钙钛矿太阳能电池商业...     

富勒烯在新型太阳能电池中的应用

新型太阳能电池包括有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和量子点太阳能电池等,是一类十分有前景的光伏器件,目前有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的能量转换效率分别超过了19%和25.6%。富勒烯材料具有较高的电子迁移率和良好的电子特性,被广泛应用于有机太阳能电池活性层、界面层,钙钛矿太阳能电池活性层和中间层等。在有机太阳能电池中,富勒烯材料作为活性层受体,可以提高器件电子传输能力;作为界面修饰层,可以有效降低接触电阻,抑制载流子的复合。在钙钛矿太阳能电池中,富勒烯材料作为活性层添加剂能钝化钙钛矿缺陷,抑制迟滞效应;作为中间层能优化界面形貌,促进电荷的提取与输运。本文综述了富勒烯材料在各个组成部分中的研究进展,并展望了富勒烯材料在各个组成部分中的发展前景,在此基础上,提出了未来的研究方向。     

湿度对钙钛矿太阳能电池性能及其稳定性的影响

本文在不同湿度的空气中采用两步旋涂法制备钙钛矿太阳能电池并对电池进行稳定性测试,系统地研究了湿度对电池性能及其稳定性的影响。研究结果表明:随着制备环境湿度的增大,PbI_2薄膜与钙钛矿薄膜覆盖率下降,导致电池吸光性能和光电转换效率的降低;将电池置于不同湿度的空气中30天后,湿度越大,电池效率下降越快,且电池稳定性的降低主要是由于钙钛矿发生了分解。     

柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池关键电极材料研究进展

柔性太阳能电池具有轻便、可弯曲的优点,可用于可穿戴设备等器件的即时充电,具有广阔的应用前景,受到持续广泛的关注。柔性太阳能电池制备中的关键在于基材以及与之相关的电极材料的制备。本文综述了柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池近几年的发展情况,着重介绍了柔性染料敏化太阳能电池光阳极、对电极以及柔性钙钛矿太阳能电池的底电极和电子传输层。结果发现高温烧结目前仍是制备高效染料敏化太阳能电池光阳极不可避免的方法,而对电极则不受这一限制并且已经有多种材料的效率超过了高温烧结的铂。柔性钙钛矿太阳能电池的研究重点是用其他材料代替底电极中柔性较差的ITO以及高温烧结的电子传输材料TiO₂,并且都取得显著成效。在此基础上,展望了柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池未来的发展方向。     

高效率双结钙钛矿叠层太阳能电池研究进展

以钙钛矿电池为顶电池的叠层太阳电池发展迅速,成为太阳能光伏领域的研究热点之一。随着电池结构和制备工艺的优化,叠层电池的光电转换效率快速提升,单片钙钛矿/晶硅叠层电池的效率已达到31.3%。本综述对近年来以宽带隙钙钛矿电池作为顶子电池、晶体硅电池及其他新型中窄带隙电池(钙钛矿电池、有机电池、铜铟镓硒(CIGS)电池)作为底子电池的叠层电池的研究进展进行了系统梳理,总结了叠层电池的顶电池、中间互联层和底电池的材料、结构及光电性能等方面的关键技术及难点,希望能够为进一步提升叠层电池效率提供一些思路。并对未来低成本高效叠层太阳能电池的光学和电学优化需求做出了分析与展望。     

新能源材料

正北京大学在非铅钙钛矿太阳能电池研究取得突破性进展针对目前铅基钙钛矿所面临的毒性以及稳定性问题,北京大学物理学院介观物理国家重点实验室王树峰副教授,陈志坚教授,肖立新教授等首次制备出了基于非铅双钙钛矿Cs_2AgBiBr_6的高质量薄膜及其太阳能电池。对于传统的铅基钙钛矿材料,其结构为APbX_3,如果用一个一价金属和三价金属来代替两个     

钙钛矿量子点光伏与荧光聚光电池:现状与挑战

太阳热辐射能储量丰富且无污染,是未来最具竞争力的清洁能源之一.近年来,卤化物钙钛矿量子点以其优异的光电特性以及量子限域效应、可溶液加工等独特优势被广泛应用于太阳能电池和荧光型聚光太阳能电池,应用前景广阔,但在未来的商业化应用中仍然面临诸多挑战.本文结合钙钛矿量子点太阳能电池领域的国内外研究进展,重点归纳了提升电池性能的...     

新能源材料

正俄美共同研制出新型太阳能电池俄罗斯莫斯科钢铁合金学院和美国德克萨斯大学达拉斯分校组成的国际研究小组,研发出钙钛矿太阳能电池的制造技术。相比传统的硅基太阳能电池,钙钛矿型薄膜太阳能电池的光电转换效率更高,成本更低。研究人员认为,轻便、灵活、廉价的钙钛矿型太阳能电池,将大规模替代硅基太阳能电池。硅基太阳能电池的研究始于20世纪中叶。现有技术的缺陷在于,硅的生产过     

光伏驱动未来 ——"新型太阳能电池材料与器件"专栏序言

<正>过度使用化石能源发电给当今世界带来一系列环境和气候问题,已引起世界各国的关注。我国在“十四五”规划中已提出要整体削减化石能源发电的比例,提高可再生能源发电的比例,最终实现“碳达峰、碳中和”目标。我国太阳能资源丰富,光伏发电产业发展迅速,并已进入平价上网时代,未来光伏产业具有巨大的发展空间。光伏发电的核心元件—太阳能电池,备受关注。根据所用材料的不同,太阳能电池可分为晶硅太阳能电池、无机化合物薄膜太阳能电池、有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等。其中,晶硅太阳能电池的发展最成熟,目前已经成功商业化。但是,单晶硅制备过程复杂且能耗高,导致光伏发电成本较高。近年来,基于有机聚合物和钙钛矿的薄膜太阳能电池发展迅速,     

稀土上转换发光在钙钛矿太阳能电池中的应用

目前,钙钛矿太阳能电池最常使用的钙钛矿材料为CH_3NH_3PbI_3,其禁带宽度为1.55eV,导致低于该能量值的太阳光的光子无法被直接地吸收利用。因此,提高器件对太阳光谱的响应范围是提高钙钛矿太阳能电池性能的关键。稀土上转换材料可以将低能量近红外光转换为高能量可见光,所以,稀土上转换发光的应用是提高钙钛矿太阳能电池性能的较为可行的途径。本文概述了稀土上转换发光的基本机制,介绍了钙钛矿太阳能电池的结构和工作原理,综述了该太阳能电池的研究现状及其主要优势,重点阐述了稀土上转换发光在钙钛矿太阳能电池中的应用,最后对该太阳能电池的发展前景进行了展望。     

基于全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的光电性能研究

钙钛矿太阳能电池具有制作工艺简单和光电转换效率高等优点,成为光伏领域研究的热点。而全无机钙钛矿太阳能材料CsPbBr₃具有较强的稳定性,是具有竞争力的钙钛矿光吸收材料。主要利用SCAPS-1D软件构建了FTO/TiO₂/CsPbBr₃/Cu₂ZnSnS₄(CZTS)/Ag平面异质结结构。研究了全无机钙钛矿材料CsPbBr₃厚度和带隙对钙钛矿太阳能电池的影响。     

都灵理工大学/洛桑联邦理工学院/米兰理工大学国际联合团队:创新性聚合物涂层解决钙钛矿太阳能电池老化问题

正近日,由都灵理工大学、洛桑联邦理工学院、米兰理工大学和意大利技术研究院纳米科技中心组成的一个钙钛矿实验研究团队,在美国《科学》杂志上发表题为"提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性"的研究论文,该项研究解决了钙钛矿太阳能电池转换中的关键问题。钙钛矿太阳能电池技术被"世界经济论坛"评为2016年十大最有前景的技术之一。瑞士洛桑联邦理工学院长期致力于钙钛矿在太阳能转换装置中的应用研究,其研究成果表明,该材料有望在2020年之前实现大规模应用。全球多所大学     

钙钛矿太阳能电池效率创新高

正用日益普及的廉价材料钙钛矿制成的一款太阳能电池将于明年上市。日前,物理学家组织网报道称,这种电池捕获太阳能的平均效率在20%左右。日前《自然·材料》杂志上的一篇论文,详细报告了美国加利福尼亚大学伯克利分校与劳伦斯伯克利国家实验室科学家们的新设计,其实现了18.4%~21.7%的平均稳态效率,以及26%的峰值效率。这些数字创造了钙钛矿太阳能电池的新记录。     

碳材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

钙钛矿太阳能电池具有材料成本低廉、生产工艺简单、光电转换效率高等优点,发展前景十分光明。碳材料因其价格低廉、高导电性、疏水性和化学稳定性等特点,被应用在钙钛矿太阳能电池的各个组成部分,用于提高电池性能和降低成本。本文根据应用在钙钛矿太阳能电池中的碳材料的维数进行分类,分别介绍了零维的C60、碳量子点和石墨烯量子点,一维的碳纳米管,二维的石墨烯及其衍生物、石墨炔和三维的石墨等在钙钛矿太阳能电池中的应用,对于将来实现钙钛矿太阳能电池的低成本商业化和大规模制造具有重要意义。