氧化亚铜太阳能电池的模拟研究文献综述

 2022-01-07 21:22:39

全文总字数:11242字

文献综述

1.引言在21世纪,传统化石能源日益枯竭、环境污染愈发严重,人类面对许许多多的难题和纷繁棘手的挑战,加快了探索清洁能源和可再生能源的步伐。

在许多清洁能源中,太阳能优势明显,具有环保清洁、无污染、分布广泛和使用便捷等优点,吸引了众多研究人员关注。

目前,太阳能电池就是直接、有效利用太阳能的一种常见装置[1]。

各国政府纷纷出台各种扶持政策、投入巨资,以此推动太阳能光伏产业的技术研发和应用推广。

太阳能电池技术的发展可以概括为三个阶段[2]:基于单晶硅(Si)、多晶硅及其他形式的晶体硅材料的第一代太阳能电池;基于掺氢(H)非晶硅、纳米晶硅薄膜及铜铟镓硒(Cu(In, Ga) Se2,CIGS)和碲化镉(CdTe)等半导体薄膜的第二代太阳能电池;基于新技术,在理论上提出的第三代新概念太阳能电池,如钙钛矿太阳能电池、量子点电池、染料敏化电池(DSSC)等。

20世纪50年代开始研究的光伏半导体材料中,Si是间接带隙半导体,对太阳光的吸收较差,电池制备消耗原材料多、成本高;GaAs中原料价格昂贵,导致电池制备成本高;CdTe中Cd元素有毒,危害环境与人体。

这些一元、二元半导体存在的缺点,使其不能大规模应用。

到20世纪70年代,三元、四元等多元化合物半导体材料被人们越来越多地研究,如铜铟硒(CuInSe2,CIS)、铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4,CZTS)和CIGS等。

这些光伏电池拥有了较好的转换率,但一些电池使用材料如In、Ga等价格依旧昂贵;Se、Cd等元素有毒性;CIGS、CZTS等电池制备工艺复杂、成品率低。

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