CTM蓄电池太阳能电池材料研究进展

ctm蓄电池太阳能电池材料研究进展

太阳能作为一种洁净可再生的新式替代动力引起了人们的满足注重。各种太阳能电池资料开展迅速，为太阳能电池开展奠定了根底。

关键词：太阳能电池；光伏资料

随着社会经济的开展，动力和环境问题逐步遭到人们的注重，寻觅无污染、可继续的绿色清洁动力成为现在动力范畴研讨的重点。太阳能电池能够直接将太阳能转化为电能，近年来，得益于电池资料、结构的立异与器材工艺的共同进步，太阳能电池取得了显著的进展。

1太阳能电池类型和作业原理

传统太阳能电池首要包含硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池和多结太阳能电池。这些电池的共同原理是光生电效应，行将光能转化为电能。硅基太阳能电池结构首要包含基片电极、p 型层、p－n 结、n 型层、SiO2保护膜、电极。由于半导体导带与禁带间具有适合的禁带宽度，对Si这种资料进行不同的掺杂处理，可构成p－n结。太阳光照射在p－n结上，会构成新的空穴－电子对。在 p－n结内建电场的效果下，光生空穴流向 p 区，光生电子流向 n 区，接通电路后即发生电流，这是光生伏特效应，也是太阳能电池的作业原理。

新一代太阳能电池首要包含有机光伏、钙钛矿太阳能电池和杂化光伏等。光电转化资料在新一代太阳能电池中发挥关键效果并带来许多优势。（1）宽光谱吸收：与传统硅基太阳能电池比较，光电转化资料可完成更广泛的光谱吸收。这意味着它们能够有效地利用可见光和红外光等更宽波长规模内的光能，进步光电转化功率。（2）高载流子迁移率：光电转化资料一般具有高载流子迁移率，这意味着在光激发下发生的电子和空穴能够更快地别离和传输，减少复合丢失，从而进步太阳能电池的功率。（3）可调性和可定制性：光电转化资料的化学结构能够进行调整和优化，以完成特定的光电功能。这种可调性使得研讨人员能够规划和合成适用于不同运用需求的定制化资料。（4）低本钱制备：比较传统太阳能电池的复杂制备工艺，光电转化资料一般具有较简略的制备进程和低本钱的资料要求。这降低了生产本钱，并为大规模商业化供给了潜力。（5）柔性和可塑性：许多光电转化资料具有柔性和可塑性的特色，能够在曲折或曲面外表上运用。这为新一代太阳能电池的灵活性设备和集成供给了可能性。

2 硅基太阳能电池研讨进展

硅基太阳能电池的稳定性是所有太阳能电池中最好的，占据市场规模的90%左右。硅基太阳能电池首要包含单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池，制作单晶硅太阳能电池需要高纯度的硅，本钱较高。现在我国绝大多数太阳能电站用的是多晶硅太阳能电池，其制作工艺简略，本钱较低，很受中国市场的欢迎。2017 年，Kunta Yoshikawa 等人［1］将光电转化功率进步到了26%。2019年，杨长庆等人［2］为了降低本钱，开发多晶硅离子喷溅技能，使资料厚度大大降低，一起进步了太阳能电池光稳定性。

3薄膜太阳能电池研讨进展

薄膜太阳能电池是缓解动力危机的新式光伏器材，能够利用价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同资料当基板来制作。薄膜太阳能电池首要包含非晶硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒化物(CIGS)薄膜太阳能电池和碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池。CIGS和 CdTe的组件转化功率简直能够与多晶硅太阳能电池相媲美［3］。薄膜太阳能电池满足长寿命、可靠性高等优点，具有较高的市场前景。

4聚合物太阳能电池研讨进展

有机太阳能电池作为一种将太阳能转化为电能的新兴光伏技能，具有无毒、质轻、柔性、可大面积印刷制备、半透明及弱光强呼应等优势，在便携式供电和光伏修建一体化等方面具有重要的运用前景，与以晶硅电池为代表的其它光伏技能能够构成优势互补，为完成我国双碳战略目标供给了重要的技能支撑。自本体异质结有机太阳能电池发明以来，有机光伏资料与器材研讨取得了长足的开展, 经过开展近红外聚合物电子给体资料，基于富勒烯受体的有机太阳能电池的光电转化功率已突破10%。给体资料首要有聚苯撑乙烯（PPV）类、低聚噻吩类、苯并二噻吩（BDT）类等，我国四川大学彭强教授团队[4]经过对小分子受体结尾以及联噻吩π-桥逐步氟化，调理其光电性质，构建了一系列的高功能PSMA资料PYDT-2F、PYDT-3F和PYDT-4F，并用于制备高功能的全聚合物太阳能电池。现在,单节器材功率已挨近20%，叠层器材功率则超越20%，充分展现了有机光伏在实际生产和日子运用中的巨大潜力。

5.钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池是非常具有开展前景的太阳能电池之一，由有机－无机混合卤化物组成，一般被定义为 ABX3，其间 A 和 B 是阳离子，具有不同的大小( A 大于 B) ，X 代表阴离子［5］。钙钛矿太阳能电池的制备办法非常丰富，如喷涂热解、浸渍涂层、两步互分散、化学气相堆积、喷墨打印、旋转涂层、原子层堆积、涂层堆积等。将石墨烯资料作为钙钛矿太阳能电池组的空穴传输资料，也能够进步钙钛矿太阳能电池的功能。改性后触摸钙钛矿太阳电池的 PCE 功能优于报道的后触摸结构电池和传统的 p－i－n 结构电池，优化后的背触摸钙钛矿太阳电池的 PCE 为 28.27%

［6］。

6.总结

6.1有机光伏资料

有机光伏资料的特性包含：（1）宽光谱吸收：有机资料经过调整其化学结构来完成在可见光和近红外光规模内的宽光谱吸收，能够捕获更多来自太阳光的能量。（2）柔性和可塑性：它们能够被制备成薄膜方法，适用于曲折或弯折的外表，并为柔性太阳能电池和可穿戴设备等运用供给了可能性。（3）低本钱制备：它们能够运用溶液加工技能，如印刷、喷墨等简略且低本钱的办法进行大规模制作。

6.2无机光伏资料

无机光伏资料的特性包含：（1）高光吸收系数：它们能够更有效地吸收太阳光中的能量，并将其转化为电荷载流子。（2）高载流子迁移率：在电池中发生的载流子更容易别离并构成电流，从而进步了光电转化功率。（3）多样化的组合和结构：经过调整晶体结构、添加掺杂元素或调控界面等方法进行优化，以完成更高的功率和稳定性。（4）较高的光电转化功率：这使得它们成为新一代太阳能电池中备受关注的技能。

6.3杂化光伏资料

例如钙钛矿-有机复合资料。（1）光吸收增强：将钙钛矿与有机资料结合能够拓展光谱吸收规模，使得太阳能电池能够更有效地利用多个波段的光能。（2）载流子别离和传输优化：杂化结构中的无机-有机界面能够促进载流子的别离和传输，减少复合丢失。这有助于进步光电转化功率并增强电池功能。（3）可调性和可定制性：经过调整无机和有机组分之间的份额和界面工程，能够优化杂化光伏资料的能带结构、光吸收功能和载流子迁移率。这为完成定制化的太阳能电池规划供给了灵活性。