太阳能电池研究进展

能源短缺和环境污染已成为影响经济社会发展的重要因素,能否获得无污染的能源成为当今社会关注的焦点之一。太阳能作为一种洁净的可再生能源得到了越来越多的重视。当前,在核电的安全问题日益突出的情况下,太阳能电池被认为是解决能源衰竭和环境污染等一系列重大问题的最佳选择。目前,许多国家正在制订中长期太阳能开发计划,准备在21世纪大规模开发太阳能。太阳能电池将太阳能直接转化为电能,是有效利用太阳能的最佳途径之一。综述了国内外包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等在内的太阳能电池的研究进展,对其制备技术、性能、转化效率以及应用领域进行了总结,讨论了它们各自的优势和劣势,并就太阳能电池未来的发展进行了展望。     

太阳能电池及材料研究

综述了近些年来太阳能电池及材料最新发展和研究现状，对各类太阳能电池的制备方法作了系统的介绍和评估，并从材料、工艺与性能等方面分析了它们的优势和不足之处，最后对太阳能电池的发展趋势进行了讨论和预测。     

石墨烯/硅肖特基结界面优化研究进展

在各种商业太阳能电池中,传统硅基太阳能电池由于其原材料丰富、制作工艺成熟等优势,在全球光伏市场中占据着主导地位。但是传统硅基太阳能电池在生产过程中需要高温扩散或者离子注入形成p-n结等原因使其成本高于常规能源,并且这个过程能耗高同时对环境造成污染,与清洁能源的目标相矛盾。因此,进一步降低光伏发电成本,一直是人们所追求的目标。近年来,石墨烯/硅(Gr/Si)肖特基结太阳能电池因其工艺简单且有望实现低成本器件制备而备受关注。石墨烯具有透光率高、导电性好等特点,可作为此类太阳能电池中光生载流子分离的活性层和透明电极。同时石墨烯的导电性可通过化学掺杂或增加石墨烯薄膜层数得以提高。当前,界面工程、化学掺杂、减反薄膜等技术的引入使石墨烯/硅(Gr/Si)肖特基结太阳能电池的光电转换效率在短短几年就从1.65%提高到16.61%(接近传统硅基太阳能电池的水平),说明石墨烯/硅(Gr/Si)肖特基结太阳能电池具有巨大的发展潜力。但是硅表面存在大量的悬挂键和缺陷,这些表面态可以充当电子的俘获和复合中心,极大地增加了硅表面载流子复合速率,造成费米能级钉扎、肖特基势垒降低,不利于器件性能的提升。通过Gr/S...     

氧化钼空穴传输层在有机太阳能电池中的研究进展

有机太阳能电池是一类具有前途的解决能源和环境问题的太阳能电池。其中有机太阳能电池中的空穴传输层对器件性能起着重要的作用。氧化钼因无毒、高功函等优点,在有机太阳能电池中作为空穴传输层得到了广泛的应用研究。从氧化钼的制备和器件结构方面综述了氧化钼在有机太阳能的研究成果,初步展望了其以后的发展方向。     

太阳能电池市场规模2011年度将达到2005年度的1．7倍

市场调查公司富士经济对太阳能电池等自然能源系统以及功率电气设备等与电力及能源相关的56种产品进行了市场调查。该调查预计，自然能源系统的市场规模2005年度约为1382亿日元。其中，太阳电池（单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池）约占80％。尽管在硅的稳定供应方面一直存在问题，不过各厂商仍在计划进行大规模设备投资。由于有望凭借量产效果实现低成本生产，预计该市场今后仍将以多晶硅类产品为中心继续稳步增长，太阳能电池市场的规模到2011年度将达到1955亿日元。     

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。     

硅异质结太阳能电池用透明导电氧化物薄膜的研究现状及发展趋势

硅异质结(SHJ)太阳能电池是目前光伏产业中的重要组成部分,其由于具有高开路电压(V_oc)等优点而引起了广泛的关注。在硅异质结太阳能电池中,透明导电氧化物(TCO)薄膜层的光学性能和电学性能分别影响着电池的短路电流(J_sc)、填充因子(FF),进而影响电池的转换效率。近年来,SHJ电池中TCO层的研究主要集中于掺杂的In₂O₃和ZnO体系。本文从硅异质结太阳能电池的不同结构出发,概述了TCO薄膜的光电性能(透过率、禁带宽度、方块电阻、载流子浓度、迁移率和功函数)以及与相邻层的接触对电池性能的影响,介绍了不同体系的透明导电氧化物薄膜在硅异质结太阳能电池中的应用及研究现状,并展望其未来的发展趋势。     

铜铟镓硒薄膜太阳能电池的发展现状以及应用前景

首先介绍了铜铟镓硒薄膜太阳能电池结构、性能特点以及目前在研究和生产过程中电池的制备方法和工艺;着重阐述了工业发达国家以及相应大公司在铜铟镓硒薄膜太阳能电池方面最新进展以及发展趋势,特别介绍了一些太阳能电池的实验室样品和组件的最高光电转化效率.也对国内在此方面的研究做了简要介绍.文中最后探讨了我国发展铜铟镓硒太阳能电池的可行性和产业化前景.     

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...     

太阳能电池背膜发展现状

太阳能作为一种绿色能源,得到了各国科学家的重视,并在太阳能电池领域得到了商业化和产业化。太阳能电池背膜是太阳能电池的重要组件,本文从目前中国的太阳能电池背膜技术现状出发,探索了中国的太阳能电池背膜发展之路。     

空芯光纤硅太阳能电池制备及光捕获研究

本文提出一种空芯光纤结构硅基太阳能电池,并探讨其制备方法和光捕获性能.依据平面电池受光原理和空芯波导的限光机制提出了空芯光纤硅基太阳能电池结构,采用卷曲柔性平面非晶硅薄膜电池制备出圆筒形空芯光纤硅电池.通过对比研究入射光量一定的条件下平面电池和空芯光纤电池的光生电流和电压值,评估空芯光纤电池的光捕获效果.通过测量不同光入射角度和光照强度下空芯光纤电池的光生电流和电压值,揭示光入射角度和光照强度对空芯光纤电池光捕获性能的影响关系.研究表明,空芯光纤硅基电池能将入射光线限制在波导结构内反复吸收和反射,从而在光捕获性能方面较平面电池有所提升(~19.8%).光线入射角度对空芯光纤电池的光捕获性能有较大影响,在30°~50°入射时可以获得较大的光生电压和电流值.在0~100 000 lux的光照强度范围内,光生电压先随光照度增加而增大,而后逐渐趋于恒定值.通过卷曲柔性平面硅电池获得光捕获效率较高的空芯光纤硅电池是可行的,采用结构简单、光线单次入射吸收较低的单节薄膜电池制备空芯光纤电池有望获得更好的光捕获效率提升效果.     

Historical Analysis of High-Efficiency,Large-Area Solar Cells: Toward Upscaling of Perovskite Solar Cells

The status and problems of upscaling research on perovskite solar cells, which must be addressed for commercialization efforts to be successful, are investigated. An 804 cm² perovskite solar module has been reported with 17.9% efficiency, which is significantly lower than the champion perovskite solar cell efficiency of 25.2% reported for a 0.09 cm² aperture area. For the realization of upscaling high-quality perovskite solar cells, the upscaling and development history of conventional silicon, copper indium gallium sulfur/selenide and CdTe solar cells, which are already commercialized with modules of sizes up to ≈25 000 cm², are reviewed. GaAs, organic, dye-sensitized solar cells and perovskite/silicon tandem solar cells are also reviewed. The similarities of the operating mechanisms between the various solar cells and the origin of different development pathway are investigated, and the ideal upscaling direction of perovskite solar cells is subsequently proposed. It is believed that lessons learned from the historical analysis of various solar cells provide a fundamental diagnosis of relative and absolute development status of perovskite solar cells. The unique perspective proposed here can pave the way toward the upscaling of perovskite solar cells.     

玻璃基片硅薄膜太阳电池的制备与研究现状

硅薄膜太阳电池已成为太阳电池研究的一个热点.主要阐述了玻璃基片硅薄膜太阳电池的制备方法以及研究进展,提出了影响发展的几种因素以及在以后的研究中需重点解决的问题.     

银粉性质对太阳能电池浆料的影响

作为传统化石能源的有效替代品,太阳能电池引起了学者们的广泛关注。导电银浆作为太阳能电池的重要原料,影响着太阳能电池的光电转换率和度电成本。银粉作为银浆中的导电相,其性能对银浆的电性能、流动性、粘附性等性质起着关键作用。近年来针对银粉的形态、尺寸、分散度、粒度分布和振实密度对导电银浆电性能的影响有较多研究。研究表明银粉的形态和粒径是决定银浆导电性、烧结质量等特性的主要因素;银粉的振实密度也是影响烧结厚膜的致密性以及电池的光电转化率的重要因素。在银粉制备过程中,不同种类的分散剂会影响银粉的分散性,从而影响银浆的细度、粘附性和电阻率。     

Recent Progress in Metal Halide Perovskite-Based Tandem Solar Cells

Metal halide perovskite (MHP)-based tandem solar cells are a promising candidate for use in cost-effective and high-performance solar cells that can compete with fossil fuels. To understand the research trends for MHP-based tandem solar cells, a general introduction to single-junction and multiple-junction MHP solar cells and the configuration of tandem devices is provided, along with an overview of the recent progress regarding various MHP-based tandem cells, including MHP/crystalline silicon, MHP/CuInGaS, MHP/organic photovoltaic, MHP/quantum dot, and all-perovskite tandem cell. Future research directions for MHP-based tandem solar cells are also discussed.     

CIS太阳电池材料的研究进展

综述了国内外太阳电池及其材料的发展概况.目前应用的光电转换材料主要有硅材料和化合物半导体材料,介绍了用这几类材料制作的太阳电池的特点,重点介绍了其光电转换效率.在薄膜电池材料中重点综述了铜铟硒(CIS)基薄膜太阳电池的研究进展.由于制约太阳电池发展的关键问题是制备成本高和转换效率低,提出了采用化学法制备CIS基薄膜材料及其梯度带隙,该方法将开辟高性能CIS基吸收层薄膜材料及其器件制备的低成本新途径.     

薄膜太阳能电池的研究进展

综述了目前国际上研究得最多的几种薄膜太阳能电池材料的研究现状和各自的最新进展.包括硅基类(非晶硅、多晶硅、微晶硅)、无机化合物类(碲化镉、铜铟硒、砷化镓)、有机类、染料敏化(二氧化钛、氧化锌)等,并从材料、工艺和转换效率等方面比较和讨论了它们各自性能的优劣,最后展望了这些薄膜太阳能电池材料未来的研究方向及应用前景.     

Carbon/Silicon Heterojunction Solar Cells: State of the Art and Prospects

In the last few decades, advances and breakthroughs of carbon materials have been witnessed in both scientific fundamentals and potential applications. The combination of carbon materials with traditional silicon semiconductors to fabricate solar cells has been a promising field of carbon science. The power conversion efficiency has reached 15–17% with an astonishing speed, and the diversity of systems stimulates interest in further research. Here, the historical development and state‐of‐the‐art carbon/silicon heterojunction solar cells are covered. Firstly, the basic concept and mechanism of carbon/silicon solar cells are introduced with a specific focus on solar cells assembled with carbon nanotubes and graphene due to their unique structures and properties. Then, several key technologies with special electrical and optical designs are introduced to improve the cell performance, such as chemical doping, interface passivation, anti‐reflection coatings, and textured surfaces. Finally, potential pathways and opportunities based on the carbon/silicon heterojunction are envisaged. The aspects discussed here may enable researchers to better understand the photovoltaic effect of carbon/silicon heterojunctions and to optimize the design of graphene‐based photodevices for a wide range of applications.     

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。     

晶体硅太阳电池工艺技术新进展

晶体硅太阳电池是目前技术最成熟、应用最广泛的太阳电池.以晶体硅太阳电池的生产流程为基础,主要从提高电池转换效率和降低生产成本出发,介绍了晶体硅太阳电池制造技术的最新进展和成果,并对各种制备工艺进行了评价.