新形态太阳能电池

保护环境、发展可再生资源是关系到国计民生的重大问题,特别是怎样利用取之不尽、用之不竭的太阳能这一问题,逐渐受到世界各国的重视.太阳能电池作为能有效地将太阳能转化为电能的器件,近年来受到了学术界及产业界的广泛关注.目前国际上广泛应用的平板硅太阳能电池存在造价昂贵、质量重、无形变能力等缺点,因此,怎样从降低成本、提高柔性等方面改进太阳能电池的设计与制备就成为了研究的热点.文章结合近年来国内外期刊杂志上发表的相关研究工作,从电池形态上,分类综述了硬性平板、柔性平板、丝网状、纤维态太阳能电池的结构特点、研究历史及发展现状,提出了目前柔性太阳能电池存在的技术难题和部分解决方案.特别是近年来最新研究报道的纤维态柔性太阳能电池,由于完全突破了平面基底的限制,具有质量轻、可弯折、用途广泛等特点,作为新形态太阳能电池的代表在文中进行了较全面的介绍.     

用碳纳米管制出高效太阳能电池

美国康奈尔大学研究人员利用碳纳米管代替传统硅管,制造出高效太阳能电池． 这一技术的关键是用碳纳米管代替传统硅管制造出光电二极管,这是太阳能电池的基本元件．研究人员利用不同颜色的激光对这种二极管进行研究发现,在将光能转化成电能的过程中,它可以使电流强度加倍．     

CdS烧结膜太阳能电池

一、引 言 太阳能是一种取之不尽、用之不竭、无污染的天然能源.太阳能电池把太阳光能直接转换为电能,是当前太阳能利用的重大的发展方向. 目前,由于太阳能电池的造价太高,难于在地面上推广应用.为了实现地面应用的目的,降低太阳能电池的成本、提高其光电转换效率是重要的研究课题.就降低成本而言,主要考虑两方面:少耗原料及简化工艺流程. CdS烧结膜电池符合耗原料少和工艺简单的要求.此类电池早在60年代已有研究.但由于没有合适的衬底和底电极材料,加之通常烧结所得到的CdS膜疏松,易龟裂,不易作成电池,而未得到很好的发展[1].1974年,S.V…     

透明材料为太阳能打开新窗口

美国科学家发明了一种新的有机太阳能电池,这种电池可以把照射在它上面的相当大部分日光转换成电能,同时又可以让日光中的可见光部分穿过.由于这种对可见光的透明性,这种电池可以安装在建筑物或汽车的窗上,以利用当前正在开发的太阳能源.     

制备太阳能电池用非晶态硅膜的一种新工艺

新能源的探索是一项世界性的研究课题,其中太阳能特别是太阳能电池的研制和应用又是重要领域之一.太阳能电池是将太阳光能转变成电能的装置,最初只应用于空间和航天工程,随着工艺技术的改进和生产量的增加,目前虽然在航标灯、自控仪、电视差转机、铁路讯号灯、收音机和手表等方     

廉价三明治式太阳能电池

在家庭条件下利用太阳能电池来获取电能的主要障碍是太阳能电池的价格太高 ,以美国麦克法尔伦德博士为首的科学家小组研制的生产太阳能电池新方法能使价格大大降低 ,可使太阳能电池发电价格与热电站和核电站发电价格相当 ,现在的太阳能电池发电价格还贵 2倍左右。目前在太阳能电池中利用的是超高纯度的硅 ,麦克法尔伦德科学家小组另辟蹊径找到了新方法 ,在他们研制的太阳能电池中拥有涂覆在薄金箔上的吸光染料薄层 ,同样在非常廉价的二氧化钛半导体层表面上也涂覆有吸光染料薄层。由上层染料薄层吸收阳光 ,从染料分子中激发出来的电子会穿过…     

铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池

光伏发电是将“取之不尽、用之不竭”的清洁能源太阳能直接转化为电能的一种新能源技术。大力发展光伏技术并促进其大规模应用是推进能源结构转型的重要途径。光伏发电是通过太阳能电池实现的,经过60多年的发展,涌现了各类太阳能电池,其中硅太阳能电池一直占据主导地位,极大地推动了光伏产业的大规模应用。但硅太阳能电池进一步降低成本愈发困难,而新型薄膜太阳能电池拥有低成本、高效率,且适于多场景应用的优点,成为明日之星。铜锌锡硫硒太阳能电池作为一种新型薄膜太阳能电池,其吸光系数高、弱光响应好、稳定性高、环境友好、组成元素储量丰富且价格低廉,具有很大的发展潜力,近年来受到越来越多的关注。文章重点介绍铜锌锡硫硒太阳能电池的工作原理、关键材料与器件的研究进展以及未来的发展前景。     

聚光光伏与温差联合发电装置的研究

针对太阳能量利用率较低的现状,设计了基于砷化镓多结太阳能电池、半导体温差发电片的聚光光伏与温差联合发电装置.通过测量得出单独聚光光伏发电模块在几何聚光比为75时光电转换效率最大,达31.87%;而在加了半导体温差发电模块之后在几何聚光比为112时系统光电转换效率达32.81%,提高了整体光能量转化电能效率.     

溶液法制备全无机钙钛矿太阳能电池的研究进展

太阳能光伏技术,能实现太阳能与电能的高效转换,是实现人类文明可持续发展的关键绿色能源技术.其中,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池具有优异的光电特性、低廉的制备成本、高效的转换效率,已成为该领域的研究前沿.虽然有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已约高达24%,但其体系中的有机物组分易受环境中的光、热、潮等因素影响而分解,致使器件稳定性存在严重的缺陷,极大地限制了钙钛矿太阳能电池的产业化进程.因此,如何制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池,是目前该领域的研究热点与难点,而发展具有更高环境稳定性的全无机钙钛矿太阳能电池具有重要意义.本文回顾了近年来全无机钙钛矿太阳能电池领域的研究成果,重点审视了钙钛矿薄膜的湿法制备工艺,并探讨了器件在光热稳定性方面的改善,为进一步推动钙钛矿太阳能电池的实用化进程提供可行性参考.     

廉价三明治式太阳能电池

 在家庭条件下利用太阳能电池来获取电能的主要障碍是太阳能电池的价格太高,以美国麦克法尔伦德博士为首的科学家小组研制的生产太阳能电池新方法能使价格大大降低,可使太阳能电池发电价格与热电站和核电站发电价格相当,现在的太阳能电池发电价格还贵2倍左右。目前在太阳能电池中利用的是超高纯度的硅,麦克法尔伦德科学家小组另辟蹊径找到了新方法,在他们研制的太阳能电池中拥有涂覆在薄金箔上的吸光染料薄层,同样在非常廉价的二氧化钛半导体层表面上也涂覆有吸光染料薄层。由上层染料薄层吸收阳光,从染料分子中激发出来的电子会穿过薄金箔进入最下面的半导体层,形成的“空穴”取代金箔中的电子。     

有机-无机杂化钙钛矿材料的本征稳定性

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已逾24%,效率的飞速提升加之可低成本溶液法制备的市场优势,使人们越来越期待钙钛矿太阳能电池的商业化.目前钙钛矿太阳能电池商业化所面临最大的障碍是材料乃至器件的长期不稳定性,这使其无法在使用寿命上与已商品化的硅基等太阳能电池匹敌.本文从化学不稳定性和相不稳定性两个层面剖析了有机-无机杂化钙钛矿材料本征不稳定性的问题,并从组分设计及制备工艺等角度给出了提高钙钛矿太阳能电池器件稳定性的相关建议.     

太阳能电池

太阳能电池是利用光生伏打效应,把光能直接转变成电能的一种半导体器件. 光生伏打效应是早在1839年由Becqurel 首次发现的.用硒和氧化亚铜等半导体材料中也有这一现象,但能量转换效率很低(小于1%).用这种材料做成的电池只能供照度计用. 1954年,美国Bell实验室首次用单晶硅制成p-n结太阳能电池,成功地把太阳光直接变成电能,转换效率达到3—6%[1-3].以启的20多年以来,随着宇航事业的发展,硅电池作为人造卫星的电源,目前它的效率已达到10—14%.同时,其他类型的太阳能电池也相继发展起来,如CdS,GaAs,CdTe等单晶电池和CdS,CdTe等薄膜多晶电…     

基于协同钝化策略制备高性能柔性钙钛矿太阳能电池

柔性钙钛矿太阳能电池由于可弯曲、重量轻、高功质比等特点,受到广泛关注.提升柔性钙钛矿太阳能电池转换效率最有效的策略是钝化钙钛矿薄膜内部的晶界缺陷以及钝化钙钛矿薄膜与电荷传输层的界面缺陷.本文设计制备了以柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate, PET)为基材的柔性反式钙钛矿太阳能电池,采用了辛基氯化胺(octadecylamine hydrochloride, OACl)添加剂及表面钝化的协同钝化策略,提高了钙钛矿薄膜的结晶质量,改善了钙钛矿薄膜内部及界面处的缺陷,并最终得到了光电转换效率为20.80%的柔性反式钙钛矿太阳能电池.本文为制备高效柔性钙钛矿太阳能电池提供了一种有效策略.     

封底照片说明

照片是未来空间太阳能电站的模拟图。早在1968年,美国科学家彼得·格拉赛就首先提出了建造空间太阳能电站的构想：将无比巨大的太阳能电池阵放置在地球轨道上,组成太阳能发电站,将取之不尽、用之不竭的太阳能转化成数千兆瓦级的电能,然后将电能转化成微波能,并利用微波或无线技术传输到地球。能量转换装置将电能转换成微波或激光等形式（激光也可以直接通过太阳能转化）,并利用天线向地面发送能束。     

一维和双层二维光子晶体太阳能电池背反射器

利用a-Si∶H和SiO2等介质,设计了一种由一维光子晶体和双层二维光子晶体组成的非晶硅薄膜太阳能电池背反射器.利用时域有限差分法对该背反射器在入射光波长范围为300~1 100nm波段的反射率和透射率进行仿真,计算不同结构参量下非晶硅太阳能电池短路电流密度并进行比较分析,最终得到了最佳背反射器结构.结果表明:设计的太阳能电池背反射器能够有效地延长入射光在太阳能电池吸收层的传播路径,有助于缓解太阳能电池吸收层厚度对电池吸收效率的影响,提高了电池吸收层对入射光的吸收效率.一维光子晶体和双层二维光子晶体结构的背反射器可以大幅度提高电池的光捕获能力,将非晶硅薄膜太阳能电池的短路电流密度提高到31.96mA/cm2,较常用的Ag/ZnO背反射器结构非晶硅薄膜太阳能电池提高了51.0%.     

太阳能电池的特性测量与应用

正1主要内容由太阳能电池封装成太阳电池组件,再按需要将1块以上的组件组合成一定功率的太阳电池方阵,经与储能装置、测量控制装置及直流-交流变换装置等相配套,即构成太阳电池发电系统,也称之为光伏发电系统(图1).开设该实验的目的是让学生掌握太阳能电池的特性,了解太阳能电池的应用,通过具体的应用设计,提高学生的兴趣.实验内容(3学时)包括:1)测量不同照度下太阳能电池的伏安特性、     

多晶硅薄膜太阳能电池的研究进展

1前言太阳能的光伏应用已给我们展示了非常广阔的前景．因此,可将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制和发展正日益引起关注．硅太阳能电池是最有发展前景的．目前,晶体硅太阳电池因丰富的原材料资源和成熟的     

太阳能电池基本特性测定实验 --一个与能源利用有关的综合设计性实验

“太阳能电池基本特性测定”是与能源利用有关的新的综合性设计实验．本文简述了该实验的原理、实验方法及测量结果,得出了太阳能电池基本参数短路电流Iac,开路电压Uoc与太阳能电池接收到的相对光强度J／Jn的近似函数关系。     

单体太阳能电池光伏特性智能测试系统

设计了基于STM单片机的单体太阳能电池光伏特性智能测试系统,使用数字电位器改变负载电阻和加载电压,采用STM32进行数据的采集和分析处理,高精度A/D模块电路使用MAX1416.该系统实现了不同条件下太阳能电池特性的动态测量、图形绘制、结果显示和光照强度调节等功能.     

锡基钙钛矿太阳能电池载流子传输层的探讨

锡基钙钛矿太阳能电池可避免铅元素对环境带来的污染,近年来已成为光伏领域的研究热点.本文以SCAPS-1D太阳能电池数值模拟软件为平台,对不同电子传输层和不同空穴传输层的锡基钙钛矿太阳能电池器件的性能进行数值仿真对比,从理论上分析不同载流子传输层的锡基钙钛矿太阳能电池的性能差异.结果显示,载流子传输层与钙钛矿层的能带对齐对电池性能至关重要.电子传输层具有更高的导带或电子准费米能级以及空穴传输层具有更低的价带或空穴准费米能级时,对电池输出更大的开路电压有促进作用.另外,当电子传输层的导带高于钙钛矿层导带或钙钛矿层的价带高于空穴传输层的价带时,钙钛矿层与载流子传输层界面形成spike势垒,界面复合机制相对较弱,促使电池获得更佳的性能.当Cd0.5Zn0.5S和MASnBr3分别作为电子传输层和空穴传输层时,与其他材料相比,获得了更优的输出特性:开路电压Voc=0.94 V,短路电流密度Jsc=30.35 mA/cm^2,填充因子FF=76.65%,功率转换效率PCE=21.55%,可认为Cd0.5Zn0.5S和MASnBr3是设计锡基钙钛矿太阳能电池结构合适的载流子传输层材料.这些模拟结果有助于实验上设计并制备高性能的锡基钙钦矿太阳能电池.