甲胺铅碘钙钛矿光伏电池的理论模拟文献综述

 2022-01-07 21:22:12

全文总字数:12000字

文献综述

1 引言随着社会的进步和科学技术的不断发展,人们对能源的需求量不断增长,而传统化石能源(煤,石油和天然气),由于其漫长而复杂的天然形成过程和不可再生的特性,虽然目前仍占世界能源总供应量的70%以上,但随着人类社会的不断发展,未来对于能源的需求将远大于传统能源的储备。

因此,人们迫切需要开发新能源、可再生能源。

其中,太阳能不仅具有环境友好的特性,而且可以就地开发利用,引起了广泛的关注。

在对太阳能的有效利用中,太阳能光伏是近年来发展最快,最受瞩目的研究领域。

太阳能光伏技术是指能直接将太阳能转换为电能的技术,太阳能电池是利用光伏技术将太阳能转化为电能的半导体器件,是人类发展光伏技术的杰出代表作。

自1954年发明太阳能电池以来,人类对太阳能电池的研究已经经历了三个阶段,开发出了三代太阳能电池:第一代太阳能电池是指硅系太阳能电池,主要包括单晶硅和多晶硅太阳能电池,其中单晶硅太阳能电池有着最高的光电转换效率(>25%),自2003年以来,石油危机使得人类对单晶硅太阳能电池的投入力度猛增,造成了硅材料供应严重短缺,多晶硅价格在两三年内直接翻了好几倍,由2005年的每公斤几十美元上升到每公斤300美元以上,这为薄膜电池的发展提供了有利条件。

但是由于生产技术成熟,效率高,晶体硅电池仍处于当今光伏市场的主导地位;第二代太阳能电池是指多元半导体化合物薄膜太阳能电池,包括砷化镓(GaAs)、磷化铟 (InP)、碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒(CIGS)等薄膜电池,其中 CdTe和CIGS这两种薄膜电池发展最为迅速,目前CdTe光电转化效率已达到22.1%,CIGS光电转化效率已达到23.4%,超过了多晶硅太阳能的效率,展现出了巨大的发展潜力,然而,由于镉元素是剧毒元素,会对人类赖以生存的环境造成严重的污染,而铟、镓都是稀有元素,使得CIGS太阳能电池的制备成本非常高昂,这些因素导致薄膜太阳能电池并不能成为最理想的光电材料;进入21世纪以来,当科学家们发现难以提高单晶硅电池的效率之后,由澳大利亚Marting Green教授提出了第三代电池的理念:采用全新的概念,利用清洁的、绿色环保的制造技术,取得高效率的太阳能电池。

第三代太阳能电池也称为新型太阳能电池,主要包括有机太阳能电池,染料敏化电池、量子点电池和有机无机杂化钙钛矿太阳能电池。

目前我们人类正处于第三代太阳能电池的发展期。

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