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钙钛矿太阳能电池是什么?

变宝网11月06日讯

钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代太阳能电池,也称作新概念太阳能电池。下面小编带大家去了解下钙钛矿太阳能电池。

一、钙钛矿太阳能电池原理

在接受太阳光照射时,钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。由于钙钛矿材激子束缚能的差异,这些载流子或者成为自由载流子,或者形成激子。而且,因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率,所以载流子的扩散距离和寿命较长。

然后,这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集,即电子从钙钛矿层传输到等电子传输层,最后被FTO收集;空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层,最后被金属电极收集,当然,这些过程中总不免伴随着一些使载流子的损失,如电子传输层的电子与钙钛矿层空穴的可逆复合、电子传输层的电子与空穴传输层的空穴的复合(钙钛矿层不致密的情况)、钙钛矿层的电子与空穴传输层的空穴的复合。要提高电池的整体性能,这些载流子的损失应该降到最低。

最后,通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。

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二、钙钛矿太阳能电池发展问题

1、电池的稳定性问题。

2、吸收层中含有可溶性重金属Pb

3、现今钙钛矿应用最广的为旋涂法,但是旋涂法难于沉积大面积、连续的钙钛矿薄膜,故还需对其他方法进行改进,以期能制备高效的大面积钙钛矿太阳电池,便于以后的商业化生产。

4、钙钛矿太阳电池的理论研究还有待增强。

三、钙钛矿太阳能电池中国进展

钙钛矿作为一种人工合成材料,在2009年首次被尝试应用于光伏发电领域后,因为性能优异、成本低廉、商业价值巨大,从此大放异彩。近年,全球顶尖科研机构和大型跨国公司,如牛津大学、瑞士洛桑联邦理工学院、日本松下、夏普、东芝等都投入了大量人力物力,力争早日实现量产。

2017年2月,纤纳光电以15.2%的转换效率,首次打破此前长期由日本保持的钙钛矿小组件的世界效率纪录。此后,分别在当年5月和12月,以16%和17.4%的转换效率实现了一年三破世界纪录的佳绩。这一次,他们又将钙钛矿小组件转换效率提升至17.9%,稳态输出效率达17.3%。该结果再一次证明了中国科学家在钙钛矿领域的技术领先优势。

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