太阳能光伏电池的发展趋势及产业化

随着能源危机的濒临,环境问题的加重,为实现能源坏境的可持续发展,光伏发电成为开发利用非常规能源的首选.本文结合近几十年来太阳能应用最为成熟的光电器件,针对太阳能光伏电池的转换效率,制备工艺、生产成本及产业状况等方面介绍了几种在大规模生产方面具有发展前景的太阳能光伏电池,并提出了叠层聚光薄膜太阳能电池的构想,对其原理和结构进行了说明.接着,详述了太阳能电池在工业化生产方面的最新进展并对其未来进行了展望.     

太阳能光伏电池输出特性的理论分析

基于Shockley二极管理论的I-V特性曲线方程,对太阳能光伏电池的输出特性及各参数的影响因素进行了理论分析.结果表明:增加太阳辐射,降低电池温度、串联电阻和二极管反向饱和电流值均可提高光伏电池的输出性能,增大开路电压和短路电流有助于提高其输出功率和效率,且开路电压与输出效率、短路电流与最大输出功率之间分别存在关联性;受气候条件的影响,冷季节效率高,热季节输出功率大,且最大输出功率和效率的大小各自取决于太阳辐射和室外气温.     

染料敏化太阳能电池光阳极及其敏化

染料敏化太阳能电池是近十几年来发展起来的新型的高效率、低成本的光电池.起负载敏化剂以及收集和传输电子作用的光阳极是关系到该电池性能的重要部件,且其敏化的效果是整个光电池光电转换效率的关键.本文介绍染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的基本结构和工作原理,从原理上指出了光阳极提高和改进的目标所在.综述了作为光阳极的纳米晶TiO2薄膜的分类及常用的制备方法和敏化方法.在制备技术方面,指出丝网印刷技术由于其大面积制备的可操作性,是实现未来工业化的手段,但它依然需要改进和优化:在染料敏化上,寻找低成本、高性能的敏化剂将是今后研究的重点.通过光敏化,获得具有好的光收集效率、快速的电荷传输以及优越的抑制电荷复合性能的多孔膜,将是未来染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池光阳极研究的方向.     

反溶剂两步法制备TiO_2/CH_3NH_3PbI_3钙钛矿太阳能电池

一种基于钙钛矿结构碘铅甲胺薄膜太阳能电池由于成本低、光电效率高而成为研究热点.本文介绍一种反溶剂两步法制备平整均一钙钛矿薄膜太阳能电池的新工艺,即在旋涂碘化铅的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液时立刻滴加反溶剂氯苯,从而促进结晶.对器件和薄膜的分析显示该技术在旋涂时改变了钙钛矿成核和晶体生长动力学,其有利于制备出平整均一的钙钛矿薄膜.利用该方法制备的固态介孔结构太阳能电池,其效率达到了12.081%(在标准太阳光条件下测试),且电池的工艺重复性明显提升.     

有机-无机钙钛矿晶体生长调控研究进展

钙钛矿太阳能电池是近5年太阳能转化利用领域的研究热点,受到国内外研究者的广泛关注.ABX3钙钛矿不但具有快速传递空穴和电子的能力,而且具有强而宽的可见光吸收性能.介观和平面结构钙钛矿薄膜电池是并重发展的钙钛矿太阳能电池.其小于1!m钙钛矿光活性层使得器件对钙钛矿层的结晶度和成膜性有着较高的要求.通过控制钙钛矿的结晶方式和质量来提高膜的性能就成为了提高电池光电转化效率的重要方式之一.第一部分综述了各种制备条件下利用一步法和两步法合成ABX3太阳能电池钙钛矿薄膜.进一步通过提高钙钛矿材料的晶体质量,将钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从3.8%提高到20%.此外,和钙钛矿薄膜相比,钙钛矿大晶体不但具有较长的载流子传输路径,而且结构更加完整,更有利排除其他因素的干扰,增进对钙钛矿结构的深入解析.因此第二部分重点介绍了钙钛矿单晶的性能和制备方法,并对其在太阳能电池和光电探测器中的应用做了初步展望.     

预置金属层顺序沉积法制备CZTS薄膜太阳能电池的研究进展

CZTS薄膜太阳能电池因其带隙与太阳辐射匹配性好、光吸收系数高、原料储藏量大、价格便宜、无毒等优点,将成为未来最具发展前景的薄膜电池之一。简述了预置金属层顺序沉积法制备CZTS薄膜太阳能电池的最新研究进展,并对其发展趋势进行了展望。     

湿法制备氧化石墨烯/碳纳米管电极的聚合物太阳能电池器件

湿法制备聚合物太阳能电池具有过程简单、大面积制备以及低成本等优点,它是新型太阳能电池技术走向应用的策略之一.文中在室内条件下采用湿法旋涂方法制备了氧化石墨烯/碳纳米管混合薄膜,该薄膜具有良好的透光性与导电性,方块电阻为4 500 ohm/sq时相对应薄膜的透光率达到90% (550 nm).此外,场效应测试表明该混合薄膜呈现p型半导体特性,表明可用于解离空穴的收集.所以,基于该导电薄膜为电极材料制备的聚合物二极管具有光伏效应,在能量转换中有潜在应用.     

可调带隙量子阱的柔性太阳能电池研究

采用新型材料作为本征层很大层度上解决了薄膜材料光衰减的问题,有效保证了薄膜太阳能电池的发电效率。采用可调带隙以及具有量子阱结构InxGa1-xN晶体薄膜作为Ⅰ层,可以有效提高薄膜太阳能电池转换效率,再采用GZO透明薄膜既作为缓冲层又作为透明导电电极,增加了薄膜太阳能电池的透光率,同时提高了透明电极的耐腐蚀性能,使得薄膜太阳能电池的光电转换效率得到了很大的提高。采用AlN作为绝缘层,其晶格失配率相差很小,可以制备出质量均匀的Al背电极。该柔性电池具有优异的柔软性,重量轻,携带方便,具有潜在的市场空间,而且制备工艺简单,可实现规模生产。     

加利福尼亚大学杨扬教授专访:聚合物太阳能电池效率提高之路

太阳一直是人类心目中最理想的清洁可再生能源之地,作为能量之源它给予人类的回报远大于它带给人类的各种难题.科学家与企业界一直都在努力尝试充分利用太阳的恩赐,这意味着需要生产效率更高的硅基太阳能电池,或者利用其他材料制备更好的电池.目前,硅基太阳能电池在效率和可靠性方面是最好的,但价格昂贵且比较笨重.聚合物材料太阳能电池是...     

纳米硅薄膜太阳能电池的制备及特性研究

主要讲述了单晶体硅电池、多晶体硅电池、微晶硅电池及薄膜硅电池的性质及特点,同时介绍了硅太阳能电池的发展历程;讲述了纳米硅薄膜太阳能电池的等离子体增强化学气相沉积制备及沉积理论;论证了H稀释浓度对硅纳米薄膜太阳电池性能的影响;阐述了沉积气压和衬底温度对薄膜性能的影响;最后讲述了透明导电薄膜在薄膜太阳能电池中的应用情况及光学性质。     

分布式风光互补发电系统概述

风力发电和太阳能发电是目前两种主要的新能源发电技术.由于风能和太阳能是随机变化的,因此单独的风力发电或太阳能发电具有输出不稳定、效率不理想等一系列缺陷.风光互补发电技术综合考虑了风力发电和太阳能发电的特性,并充分发挥了风能和太阳能所具有的天然的互补性,与单独的风力发电和太阳能发电相比有许多优点,是将来微网建设和研究的重点方向.本文主要对风光互补发电的基本结构进行概括,分析了一些基本控制方法.     

p-i-n型非晶硅薄膜电池p层材料制备及光学性能研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法制备非化学计量比氢化非晶碳化硅(a-SiC:H)薄膜材料,借助紫外可见(UV-Vis)光谱、激光拉曼(Raman)光谱和傅里叶变换红外(FTIR)光谱等手段,研究了p-i-n型非晶硅(a-Si:H)薄膜太阳能电池p层a-SiC:H薄膜材料的制备与光学性能.研究结果表明甲烷和硅烷掺杂比能影响a-Si:H薄膜成键情况,而射频功率一定程度上能影响薄膜沉积速率,该研究结果可为制备转换效率高、性能稳定的p-i-n型非晶硅薄膜太阳能电池提供支持.     

真空法制备CIGS薄膜的研究进展

铜铟镓硒(CIGS)薄膜型太阳能电池具有高光吸收系数、高转化效率及高稳定性等优点,在太阳能电池领域受到广泛的关注。近年来,各种制备CIGS薄膜及其太阳能电池的工艺迅速发展,其利用真空共蒸发法制备的CIGS小组件的转换效率已经达到19.9%,接近多晶硅20.3%的转换效率。本文综述了真空法制备CIGS薄膜的工艺路线、薄膜结构及性能指标。     

基于硝酸盐为前驱体的溶胶凝胶法制备CuInSe2薄膜

采用低成本的无机盐为前驱体,通过溶胶凝胶法制备了高质量的黄铜矿结构CulnSe2太阳能电池光吸收层薄膜.先将制备得到的溶胶通过旋涂甩胶的方法成膜,再先后置于氢气中还原和在硒蒸气中进行硒化处理,即可得到所需薄膜.通过XRD,XRF,SEM和Raman散射等对材料的结构和形貌进行表征.结果表明:采用这种简单的方法所制备的薄膜除了具备平整度好、结晶度高和致密性好等优点外,Raman散射还表明薄膜表面不存在Cu2-xSe等杂相,上述优点非常有利于后续高质量的薄膜太阳能电池的制作.最后,讨论了CuInSe2薄膜中分层现象的产生以及形成机理.     

具有供电源自动切换功能的WSN节点供电系统

针对一般太阳能供电系统中电池充放电频次高、太阳能电量利用率低的问题,设计了一种具有供电源自动切换功能的WSN节点供电系统。该系统能自动检测并分析太阳能电池板输出电压值与设定阈值大小关系,由单片机根据分析结果控制供电源在太阳能电池板与充电电池之间自动切换。系统具有基本的电池充电及放电保护等功能。测试结果表明:该系统能在白天光照适合时有效降低电池充放电频次、提高太阳能电池电量利用率,可为野外环境中的WSN节点提供持续稳定的5 V和3.3 V工作电压,电压值平均偏差小于3%。     

CdCl_2气相退火对CdTe/CdS太阳能电池的影响

对CdTe薄膜进行CdCl2 热处理是制备高效率CdTe/CdS多晶太阳能薄膜电池的关键步骤 .研究了CdTe薄膜CdCl2 气相热处理 ,用XRD ,SEM表征热处理前后薄膜的结构、晶粒尺寸、晶格常数及能带宽度的变化 .比较研究了有无CdCl2 热处理的CdTe薄膜的结构差异 .CdCl2 热处理对CdTe/CdS异质结界面互扩散的影响 ,比较研究了有无CdCl2 热处理时 ,对CdTe/CdS太阳能薄膜电池的光I-V特性曲线的影响 .     

图案化氧化锌在能源器件中的应用

ZnO作为一种典型的直接带隙宽禁带半导体材料极具开发潜力和应用价值.随着图案化技术的不断发展优化,ZnO纳米棒阵列的精确可控制备逐步得到实现.本文综述了利用激光限域技术制备图案化ZnO纳米棒阵列的方法,并详述了其在太阳能电池和光电化学电池中的应用.激光干涉法制备的ZnO纳米阵列比表面积大且具有直线传输的优势,运用于光伏器件和电化学电池中增加了光吸收同时利于载流子传输,器件性能显著提高.图案化ZnO纳米棒阵列具有可控的三维空间结构,广泛应用关于各类能源器件中,具有极大的研究和应用价值.     

溶液法制备铜锌锡硫太阳能电池研究进展

阐述CZTS薄膜太阳能电池的结构,总结目前溶液法制备CZTS薄膜的方法和最新研究进展情况,认为溶液法将成为今后太阳能电池的研究方向.     

Nano-SiC薄膜在太阳能电池窗口表面的应用

由于环境的污染使空气中有泥土,太阳能电池在户外使用一段时间后,其窗口表面就会附着一些灰尘颗粒影响其进光量,进而影响太阳能电池的光电转换效率。采用溶胶凝胶法制备并通过热烧结过程,将Nano-SiC透明薄膜制备在太阳能电池窗口表面。通过实验测试了表面制备不同厚度的Nano-SiC薄膜对太阳能电池I-V特性的影响。实验结果表明Nano-SiC薄膜具有很好的光子透过性和自洁能力,能够提高太阳能电池的光电转换效率。     

太阳能小屋的最优设计

研究了太阳能发电装置的电池组件选配问题,建立了双目标规划模型,并进行了求解.有效地设计出太阳能光伏电池板最优铺设方案,并给出了光伏电池逆转换器配置办法,提出了一种比较经济的太阳能小屋设计办法.