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.     

叠层太阳电池的研究进展

由不同禁带宽度的子电池组合成的叠层太阳电池,可以有效增加太阳电池对入射光子的能量吸收,以达到提高其转换效率的目的.本文评述了各类叠层光伏器件,如化合物叠层太阳电池、硅基叠层太阳电池、聚合物叠层太阳电池和染料敏化叠层太阳电池的光伏性能与研究进展,并提出了提高叠层太阳电池转换效率提高的某些技术对策.     

染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极的研究进展

介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构和工作原理,针对目前全世界关于染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极的改性进展进行了综述. 目前,TiO₂薄膜改性手段主要包括:表面处理、离子掺杂、半导体复合、微观有序空间结构、多孔化结构、贵金属沉积等. 改性二氧化钛光阳极是为了减少阳极和染料之间的界面阻抗以提高DSSC的光电转换效率. 最后对DSSC中光阳极改性的发展趋势和应用前景做了期许和展望,提出工程设计微观有序TiO₂光阳极结构、更大程度地开发TiO₂光阳极的制膜工艺、发挥各种手段的优势互补协同作用是未来染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极改性的方向. 对TiO₂光阳极界面之间的电阻和电子传输的机理进行更深层次的研究和探讨对染料敏化太阳能电池的工业化是非常必要的.      

太阳能电池用稀土铽掺杂二氧化硅减反射和光波转换薄膜

采用凝胶溶胶法,在玻璃片上镀制了稀土铽掺杂的SiO_2薄膜,讨论了稀土Tb~(3+)和金属Zn~(2+)掺杂及掺杂量对薄膜样品透过率曲线、发光和太阳能电池光电转换效率的影响。实验结果表明稀土Tb~(3+)和金属Zn~(2+)掺杂量均为0.4%时,薄膜样品的发光及太阳能输出功率最高,太阳能电池转换效率提高了6.25%。实现了减少反射和紫外可见光波转换的双重功能。     

浴铜灵在提高反式钙钛矿太阳能电池性能的研究

近年来,基于CH_3NH_3PbX_3(X=Cl,Br,I)结构的钙钛矿太阳能电池由于其简单的制作工艺和较高的光电转化效率而吸引了大量的研究。在反式钙钛矿电池活性层中使用浴铜灵(BCP)来提高电池光电性能。使用溶液法旋涂BCP有效地把Ag电极的功函从原来的-4.23 e V降低到了-4.12 e V,改善了电子的传输和Ag电极收集电子的效率。从而提高了反式钙钛矿电池的短路电流密度和填充因子。光电转化效率由10.3%提高到12.6%。使用BCP的钙钛矿电池的稳定性也有约10%的提高。结果证明,使用BCP有利于提升反式钙钛矿电池的性能,对实现这类太阳能电池的商业化应用起到推动作用。     

有机太阳能电池研究进展

用有机半导体制作太阳能电池，工艺简单，成本低廉，虽然目前转换效率较低，但具有发展的潜在优势。介绍了有机太阳能电池基本性质、结构、原理、研究现状及缺陷和产生原因，以及它的未来发展趋势也进行了简要描述。     

纳米太阳能电池研究进展

介绍了染料敏化 Ti O2 纳米太阳能电池的结构 (主要包括透明导电基片、纳米Ti O2 薄膜、染料敏化剂、电解液和透明对电极几个部分 )及其工作原理。同时指出了液态电解质的缺陷并提出全固态太阳能电池已成为一个重要研究方向 ,其研究中心是寻找更好的空穴传输材料 ,主要介绍了其中的 p-型半导体、导电聚合物及高分子凝胶电解质等 ,另外也介绍了 Ti O2 纳米晶膜的改进 ,并对纳米太阳能电池的研究进展及其现状进行了综述和展望。     

小分子浴铜灵作为缓冲层的钙钛矿太阳能电池性能研究

以有机小分子浴铜灵(BCP)作为缓冲层,引入钙钛矿太阳能电池的电子传输层与阴极之间,研究其对钙钛矿太阳能电池的能量转换效率及载流子的传输特性的影响。结果表明,相对于无BCP缓冲层的钙钛矿太阳能电池,器件的最高能量转换效率由9.67%提高到13.06%。BCP缓冲层的引入,降低了电荷传递电阻,提高了阴极的电子收集能力,可增强钙钛矿太阳能电池的光伏性能。     

基于复合电子传输层聚合物太阳能电池性能研究

为解决电子和空穴传输不平衡以及载流子复合对有机太阳能电池转换效率的限制问题, 提出采用聚芴材 料 PFO(poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl))对有机太阳能电池电子传输层 TiO 2 进行界面修饰以提高电荷传输, 进而提高太阳能电池能量转换效率。 通过表面形貌分析和功函数测量表明, PFO 界面层的引入不仅填补了 TiO 2 界面缺陷, 同时 PFO 可作为有效的电荷传输中心, 通过提高器件电子转移能力, 进而提高有机太阳能电 池器件短路电流和填充因子, 使有机电池能量转换效率从 5. 17%提升到 6. 96%。     

天然染料敏化太阳能电池研究

通过一种莓叶委陵菜（Potentilla fragarioides）提取的植物色素作为材料制作天然敏化电池（DSSCs）。基于染料在紫外-可见光（UV-1900）下测得的吸收光谱与在DSSCs中的光电性能染料敏化太阳能电池（DSSC）的开路电压（Uoc）、短路电流（Isc）以及光电转化效率（η）的影响。基于染料在DSSCs中的光电化学性能表明,莓叶委陵菜的开路电压（VOC）0.60 V,短路光电流密度（JSC）0.81m A cm^-2和光电转化效率（η）0.59%。     

多结叠层太阳电池中隧穿结的性能优化

提高太阳电池的转换效率是人类利用和发展太阳能技术的主要追求目标,目前有望大幅度提高转换效率的一个最直接手段就是采用多结叠层太阳电池.开发研制电学和光学损耗极小的隧穿结,是提高多结叠层太阳电池性能的有效途径.从材料、掺杂剂和掺杂浓度的选择以及结构的优化等诸多方面,阐述了改善隧穿结性能的理论方法和技术措施.对优化隧穿结的沉...     

CdS／CdTe异质结太阳电池极限效率的计算

讨论了Cds／CdTe异质结的电流电压特性，研究了Cds／CdTe太阳电池在AMl．5太阳光谱辐射下的转换效率，给出了不计所有损失的理想极限情况下，其电池转换效率可达27％。同时讨论了考虑部分材料参数影响的条件下，实际CdS／CdTe太阳电池的转换效率，在所选定的参数下为23％，从近期实际制备的CdS／CdTe太阳电池的进展，以及较为合理的理论推论和分析来看，此效率将有可能达到。     

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。     

Progress on the Electrolytes for Dye-sensitized Solar Cells

1 Results The development of a new type of solar cell has been promoted by public concern about pollution and energy consumption.Since the prototype of a dye-sensitized solar cell (DSC) was reported in 1991 by M.Gratzel,it has aroused intensive interest over the past decade due to its low cost and simple preparation procedure.The typical cell is a sandwiched structure consisting of a dye-sensitized TiO2 electrode,a platinized counter electrode and a filled redox couple electrolyte between the electrodes...     

基于ZnO缓冲层的有机太阳能电池数值分析

氧化锌(ZnO)材料具有良好导电性、光透性和稳定性,在光电器件中具有重要用途.利用AMPS-1D探究ZnO作为缓冲层对有机太阳能电池性能的影响.研究发现:添加ZnO缓冲层的有机太阳能电池开路电压、光电转化效率等性能有显著的提高; 电子-空穴产生率和空穴电流密度随着ZnO薄膜厚度增加而减小,而电荷态密度和电子电流密度随着ZnO薄膜厚度增加而增大.     

a-Si:H叠层太阳电池的设计与实验

本文提出一种廉价高效非晶硅叠层电池的基本设计方法,给出一系列有关电池参数最佳化的技术数据.文中讨论了该设计方法在a-Si/poly Si叠层太阳电池方面的应用.计算和实验结果表明,a-Si/poly Si叠层电池的光电流主要受顶部的a-Si:H nip电池的限制.     

镍与金背电极的CdTe太阳电池的性能对比

通过对比实验，研究了用Au和Ni作为背电极对CdTe太阳电池性能的影响和机理．用Ni替代Au作为背电极后的CdTe太阳电池短路电流密度有所增加，最大增幅达到40．31％，导致电池的转换效率增加，最大增幅达到30．57％．分析认为，用Ni替代Au作为背电极后能提高短路电流密度的主要原因在于光生电流密度大大增加．用Ni替代Au作为CdTe太阳电池的背电极，可以将电池的转换效率提高至少一个百分点．     

活性层混合溶剂的选择对高分子太阳能电池性能的影响

高分子有机太阳能电池因为其简单的制作工艺和轻便稳定的特性而引起人们的广泛研究。控制活性层的形貌对于提高有机太阳能电池的光电性能有着至关重要的意义。使用两种不同的混合溶剂(氯仿/1,8-二碘代辛烷和氯苯/1,8-二碘代辛烷)来制备PTB7-Th:PC_(70)BM活性层。发现使用氯苯/1,8-二碘代辛烷能使活性层获得更好的相分离效果,从而有利于光的吸收和电荷的分离。相对于氯仿/1,8-二碘代辛烷,使用氯苯/1,8-二碘代辛烷的太阳能电池的光电转化效率从7.21%大幅提高到了8.86%。这主要来自短路电流密度(从15.1 mA/cm~(-2)提高至16.7 mA/cm~2)和填充因子(从61.2%提高至66.3%)的提高。结果表明使用氯苯/1,8-二碘代辛烷作为混合溶剂有利于制备高性能的基于PTB7-Th:PC_(70)BM的有机太阳能电池。     

太阳能电池及材料研究和发展现状

文章介绍了不同材料的太阳能电池,如单晶硅、多晶硅、多晶硅薄膜、非晶硅薄膜、CuInSe2、CdTe、染料敏化等太阳电池主要制备工艺、典型结构与特性.简要说明不同电池商品化生产情况及光伏产业发展趋势.