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。     

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...     

新型钙钛矿太阳能电池的研究进展

太阳能光伏发电是解决目前日益严重的能源与环境问题的一种有效手段,在最近几年里,新型钙钛矿太阳能电池得到迅猛发展,其最高光电转换效率已经达到20%,已成为可再生能源领域的研究热点之一。钙钛矿太阳能电池是以具有钙钛矿结构的有机-金属卤化物等作为核心光吸收、光电转换、光生载流子输运材料的太阳能电池,具有能量转换高和成本低的优点且其核心光电转换材料具有廉价、容易制备的特点,因此获得了学术界的特别关注。首先总结了钙钛矿太阳能电池的结构与原理,然后综述了钙钛矿太阳电池在结构和材料方面的最新研究进展,特别是无铅钙钛矿太阳能电池的一些研究,最后分析了钙钛矿太阳能电池的发展趋势及发展中亟需解决的问题。     

金属-有机框架材料在太阳能电池中的应用与挑战

化石能源枯竭、 温室效应以及环境恶化是人类生存发展面临的巨大挑战,发展可再生能源对当代社会至关重要.第三代太阳能电池包括染料敏化太阳能电池、 钙钛矿太阳能电池、 有机聚合物太阳能电池等具有转化效率高、 加工成本低、 环境友好等特点,吸引了科研工作者的广泛关注.提高太阳能器件的效率和稳定性,对推动其工业化进程具有重要意义...     

科学家制备出大面积高效率钙钛矿薄膜

正近日,上海交大材料科学与工程学院韩礼元团队用更加经济安全的方法,制备出比蝉翼还薄的大面积钙钛矿薄膜,向实现大规模低成本太阳能发电迈出了重要一步。该研究成果日前已在线发表于《自然》杂志。"钙钛矿材料2009年首次应用于光伏技术,短短几年时间,实验室钙钛矿太阳能电池的光电转化效率屡屡取得突破,它的光电能量转换效率已经快速增长到22.1%,超过了多晶硅太阳能电池的效率水平,而发电成本却低于硅电池。因此,钙钛矿太阳能电池被评价为光伏研究领域极具竞争力、最有希望实现低成本发电的光伏技术。"韩礼元说。     

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.     

青岛能源所在高质量大面积钙钛矿薄膜制备方面获进展

正中国科学院青岛生物能源与过程研究所青岛储能产业技术研究院研究员逄淑平课题组在钙钛矿大规模制备工艺开发方面取得了突破性进展。有机-无机钙钛矿太阳能电池的光-电转换效率达到22.1%,已超过非晶硅太阳能电池,电池的稳定性不断改善,但钙钛矿太阳能电池从单电池走向组件的核心瓶颈问题是如何制备高质量大面积的钙钛矿薄膜。     

青岛能源所在高质量大面积钙钛矿薄膜制备方面获进展

正中国科学院青岛生物能源与过程研究所青岛储能产业技术研究院研究员逄淑平课题组在钙钛矿大规模制备工艺开发方面取得了突破性进展。有机-无机钙钛矿太阳能电池的光-电转换效率达到22.1%,已超过非晶硅太阳能电池,电池的稳定性不断改善,但钙钛矿太阳能电池从单电池走向组件的核心瓶颈问题是如何制备高质量大面积的钙钛矿薄膜。     

中国光伏产业领跑全球

正近日,从召开的关于清洁能源产业发展的讲座会获悉,中国已连续5年成为清洁能源领域最大投资国。2018年,我国对清洁能源投资超1000亿美元,是日本在相关领域投资的近5倍。有关数据显示,2018年,中国非化石能源发电新增装机占全部新增装机的71%,其中太阳能发电新增装机占比达38%,显示出以太阳能为代表的可再生能源发展迅速。"10年前,中国的光伏产业还是‘两头在外’,最上游的高晶硅环节被国外控制垄断,价格高达每吨     

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。     

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。     

硅太阳能电池的应用研究与进展

介绍了三代太阳能电池的发展历程和最新研究进展,晶体硅太阳能电池在光伏产业中主要朝高效方向发展,认为廉价、高效多晶硅薄膜太阳能电池,是当前太阳能电池研究的热点,也是未来太阳能电池发展的方向。     

二维MXene材料在新型薄膜太阳能电池技术中的研究进展

太阳能作为自然界中丰富的可持续清洁能源,可以在解决当前能源短缺问题的同时有效减少因过度消耗化石燃料造成的环境污染问题。近年来,第三代新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)和钙钛矿太阳能电池(PSCs)等,凭借其原料丰富、制造成本低廉和光电性能良好等优点而受到广泛关注。然而,新型薄膜太阳能电池器件的电荷传输性能和运行稳定性与正式商用的要求仍有一定差距。二维MXene材料具有比表面积高、表面官能团丰富、导电性优良、功函数可调和亲水性等优点,已成为能源转换领域的研究热点。鉴于此,本文在综述二维MXene材料的结构、光学和电学特性的基础上,阐述了近些年二维MXene材料应用于新型薄膜太阳能电池的研究进展,并重点探讨了二维MXene材料增强太阳能电池光电性能的机制。二维MXene材料可通过作为钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层和电荷传输层的添加剂、修饰染料敏化太阳能电池的光电阳极和制备电极,来调整能带对齐、降低功函数、拓宽吸光范围和形成“柱撑效应”,有效改善器件的光吸收效率、载流子迁移率和电荷提取能力,从而提升器件的光电性能和稳定性。最后,结合目前的研究进展,对二维MXene材料在新型薄...     

太阳能电池综述:材料、政策驱动机制及应用前景

太阳能是清洁无污染的可再生能源,对其进行高效开发利用是推进国家“双碳”工作的重要举措。利用光伏电池将太阳能转化为电能是利用太阳能的重要方式之一。本论文总结了光伏电池材料的研究进展、行业政策与商业模式及发展应用前景。首先,阐述了各类光伏电池的效率、成本、优缺点及应用场景受材料因素的影响,并结合最新的研究进展分析了各类光伏电池未来的发展方向。其次,结合光伏产业的商业模式及扶持政策,探讨光伏电池材料及产业发展受政策驱动机制的影响。最后,以光伏电池材料的研究进展及光伏产业的发展方向为基础,对该领域了进行总结与展望,分析在“双碳”愿景下光伏产业如何助力国家“双碳”工作。     

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。     

浅谈光伏发电及产业格局

太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电,简称“光伏电”。光伏发电即利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器、逆变器、太阳能跟踪系统等部件就形成了光伏发电系统装置。我国光伏电产业起步虽然较晚但是随着政府部门一系列鼓励发展光伏电的政策出台,我国光伏产业取得了巨大成就。政府通过国家补助、提供技术支持等方式使我国的光伏产业得发展已经跃居世界前列,但是进入2011年以来由于世界光伏产业的影响,加上国内政策的变动,我国光伏产业进入了“小年”。单晶硅、多晶硅的生产成本严重制约者光伏产业的发厅国内外光伏产业都在面临着巨大挑战,但其发展前景还是非常乐观的。     

金属络合物在有机太阳能电池中的应用研究进展

全球性的环境与能源危机已成为可持续发展必须面临的重要问题, 开发清洁可再生能源以替代传统化石能源成为当今社会关注的焦点之一.其中, 利用太阳能电池将太阳能转化为电能是清洁可再生能源领域最有前景的解决方案.在众多太阳能电池技术中, 有机太阳能电池因具有质量轻、原材料来源广泛、成本低、机械柔性好、可采用湿法制备成大面积器件...     

钙钛矿太阳能电池研究进展

正近年来,能源短缺和环境污染问题成为世界关注的焦点问题,我国国家能源委员会早于2014年底审议并原则通过了《能源发展战略行动计划(2014-2020)》。太阳能光伏技术作为未来清洁能源,符合社会发展的历史潮流和国家能源战略的大方针,太阳能电池及其系统集成技术已在全世界范围内引起前所未有的关注。基于全固态钙钛矿材料的太阳电池是当今最有前途的几种光伏器件之     

3D打印技术在光伏领域应用前景分析

<正>一、晶硅太阳能电池技术进展情况能源是人类社会存在和发展的重要物质基础。随着社会的发展,煤炭、石油等不可再生资源的日益减少,开发清洁能源迫在眉睫。太阳能作为地球上最丰富的能源而备受关注。目前,太阳能电池是人们利用太阳能的一种重要方式,可将资源无限、清洁干净的太阳能转换为电能。光伏产业在过去10年中呈现40%以上的增长幅度,成为世界上发展最快的新兴产业之一,2013年全球装机     

科学家制备出大面积高效率钙钛矿薄膜

<正>日前,上海交大材料科学与工程学院韩礼元团队用更加经济安全的方法,制备出比蝉翼还薄的大面积钙钛矿薄膜,向实现大规模低成本太阳能发电迈出了重要一步。该研究成果日前已在线发表于《自然》杂志。"钙钛矿材料2009年首次应用于光伏技术,短短几年时间,实验室钙钛矿太阳能电池的光电转化效率屡屡取得突破,