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太阳能电池的研究现状与进展

1前言由于化石能源的日益枯竭,急需寻找替代能源来满足社会发展需求。在此背景下进行可再生能源的开发和利用则显得尤为重要。通常在评判可再生能源时所参考的依据为:一是要求能源来源广泛且易于获取;二是要有明显的安全和技术保障。太阳能来源广泛且发电技术与现有的电力技术完全兼容,同时又呈现很高的安全保障,与其他可再生能源相比在技术和安全应用领域呈现出巨大的潜力。从发现光生伏打效应起,人们就试图利用一些半导体材料将太阳能转化为电能。迄今为止,科学家们也发现了许多材料都能将太阳光能转化为电能。美国可再生能源实验室(NREL)[1]对各类太阳能电池的发展做了深入的探讨和总结分析。美国贝尔实验室皮尔森发现单晶硅p-n结能产生电压,从而开启了结型太阳能电池的时代。随着科技的进步,科学家们研发出许多种类的太阳能电池。Green教授[2]将太阳能电池发展划分为三代。第一代是以单晶硅、多晶硅为代表的硅晶太阳能电池。以晶硅为材料的第一代太阳能电池技术已经发展...  (本文共7页) 阅读全文>>

《能源与环境》2007年04期
能源与环境

有机太阳能电池研究现状与进展

0引言1954年贝尔实验室Chapin.D.M等人[1]制作了光电转化效率达6%的太阳能电池,标志着商业化太阳能电池研究的开始。到20世纪70年代,用于卫星的半导体硅太阳能的光电转化效率已达到15%~20%。但硅系列太阳能电池材料纯度要求很高且制作工艺复杂,因此成本高,难以大规模生产。其它类型半导体材料的太阳能电池因存在材料来源及工艺等问题也同样难以得到推广。而有机太阳能电池以其材料来源广泛、制作成本低、耗能少、可弯曲、易于大规模生产等突出优势显示了其巨大开发潜力,成为近十几年来国内外各高校及科研单位研究的热点。1906年和1913年Pochettino[2]和Volmer分别报道了有机固态蒽晶体的光导效应,成为有机太阳能电池研究的标志性开端,并为以后的发展奠定了基础。但自第1个有机太阳能电池问世以来,其转化效率一直不高,至今其最高转化效率也只有10%左右,与无机太阳能电池相比仍有很大差距。有机太阳能电池低的光电转换效率限制了其...  (本文共3页) 阅读全文>>

东北师范大学
东北师范大学

基于TiO_2纳米线阵列结构的染料/半导体敏化太阳能电池研究

一维TiO_2纳米结构因其优异的光生电荷分离与输运性质和卓越的化学稳定性在太阳能转换与利用领域受到广泛关注。特别是TiO_2单晶纳米线阵列的制备与光电转换应用是近年来国内外研究的热点。本文以染料/半导体敏化TiO_2纳米线太阳能电池为研究对象,从TiO_2纳米线的可控制备、纳米线-纳米粒子复合结构增强光吸收和电荷分离、无序空腔散射层增强光利用、和构造半导体敏化固态电池等方面开展研究,探索利用TiO_2纳米线阵列实现高效率太阳能光电转换的途径。具体研究概述如下:以钛酸纳米片作为晶种层,在SnO_2:F (FTO)导电玻璃等多种衬底表面实现TiO_2纳米线阵列的水热法制备,解决了TiO_2纳米线的生长对衬底的依赖性问题。研究表明,钛酸纳米片晶种层的引入能够抑制纳米线在FTO上生长过程中的簇集,显著增大纳米线阵列的粗糙度;另一方面纳米片层还能够覆盖裸露的FTO电极,作为阻挡层抑制I3-电解质在FTO表面的还原。以N719染料敏化纳米线...  (本文共118页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京化工大学
北京化工大学

基于固态电解质的染料敏化太阳能电池构建和光伏性能研究

本文主要制备了三种不同成分的聚合物固态电解质,并在二氧化钛染料敏化太阳能电池体系中的对其性能进行了优化,最终成功将其运用在氧化锌染料敏化太阳能电池中。采用二氧化钛纳米颗粒作为填充材料,聚氧化乙烯(PEO)作为聚合物材料,碘化锂、碘作为溶质,乙腈为溶剂制备电解质,并对不同添加量的二氧化钛颗粒对电解质体系产生的影响进行了探讨,得到了电导率3.1×10-5 S cm-1的聚合物固态电解质,并将其运用在二氧化钛染料敏化太阳能电池中进行光电性能测试,得到了2.49%的光电转换效率。本文对由低聚物聚乙二醇(Oligo-PEG), PEO,碘化锂,碘,乙腈构成的电解质,讨论了不同添加量的低聚物对该电解质体系离子电导率及太阳能电池光电性能产生的影响,并采用XRD手段对原因进行了分析。得到了电导率7.1×10-5 S cm-1的聚合物固态电解质,使用该电解质的TiO2DSSCS获得了3.94%的光电转换效率。在PEO/Oligo-PEG电解质体系...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

温州大学
温州大学

Cu_2(Fe,Zn)(Ge,Sn)S_4系列纳米晶粉体的溶剂热合成、表征及光学性质研究

人类开发可再生能源是解决能源问题和保护生态环境的必由之路。太阳能是人类最主要的可再生能源,有关光伏半导体材料的开发已成为研究热点。Cu_2(Fe,Zn)(Ge,Sn)S_4系列材料都是重要的半导体材料,在太阳能电池中均有着潜在的应用前景,因此受到人们的广泛关注。本文采用溶剂热法合成了四元Cu_2FeGe S_4、Cu_2FeSnS_4、Cu_2ZnGe S_4纳米晶粉体和五元Cu_2FeGe_xSn_(1-x)S_4纳米晶粉体。用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及紫外可见光谱(UV-Vis)对粉体的结构、形貌、元素价态及光学性质进行了研究,主要研究结果如下:(1)以氯化亚铜(CuCl)为铜源,氯化亚铁(FeCl_2·4H_2O)为铁源,氯化锗(GeCl_4)为锗源,L-胱氨酸(C_6H_(12)N_2O_4S2)、L-半胱氨酸(C_3H_7NO_2S)为硫源...  (本文共86页) 本文目录 | 阅读全文>>

《化学学报》2015年03期
化学学报

高效率钙钛矿型太阳能电池的化学稳定性及其研究进展

项目受国家自然科学基金(No.51273104)资助.1引言有机无机杂化材料CH3NH3Pb X3为钙钛矿晶型,是一种成本低廉、易成膜、窄带隙、吸光性能好、载流子迁移率高的双极性半导体材料[1~3],基于这类材料制备的薄膜太阳能电池被称为钙钛矿型太阳能电池.近几年来,钙钛矿太阳能电池的研究得到了快速发展,引起了国际上的广泛关注,钙钛矿太阳能电池也因此被《Science》评选为2013年十大科学突破之一[4].根据美国可再生能源实验室最新公布的电池效率数据,钙钛矿太阳能电池认证的最高效率已高达17.9%[5],目前电池的最高效率记录正在趋近20%[6].钙钛矿型太阳能电池有两大重要技术指标,包括电池的光电转换效率和电池的稳定性.近几年来,有关钙钛矿太阳能电池最高光电转换效率的研究报道不断呈现,但是关于钙钛矿太阳能电池稳定性的研究相对滞后,钙钛矿太阳能电池稳定性问题已经成为制约钙钛矿太阳能电池发展的瓶颈.不解决钙钛矿太阳能电池稳定性...  (本文共8页) 阅读全文>>