提高光電轉換率 打造環境友好型太陽能電池

提高光電轉換率 打造環境友好型太陽能電池


日前，中國科學院大連化學物理研究所薄膜硅太陽電池研究組劉生忠研究員與陜西師范大學楊棟研究員、馮江山博士等，利用二甲硫醚作為添加劑，通過控制鈣鈦礦吸光層的結晶過程，將柔性鈣鈦礦太陽能電池的效率顯著提高至18.4%。

　　隨著以煤炭、石油等為代表的可再生能源的逐步減少，人類社會逐漸將發展目光轉向環境友好型的可再生能源，其中，太陽能電池就是對可再生能源利用的一個突出典范。太陽能電池利用光電轉換技術，將自然界收集來的太陽能直接轉化為電能，促進了資源的有效利用。

　　太陽能電池的誕生，為人類社會提高了可再生清潔能源的利用率。從1954年，美國貝爾實驗室研制的世界上第一塊實用半導體太陽能電池，到如今，人類對太陽能電池的研究已經進入了一個全新的階段。目前已知的各類太陽能電池有硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、有機物太陽能電池等。每種太陽能電池都有自己的突出性能，但也有不夠完善的地方。

　　在硅太陽能電池中，以單晶硅太陽能電池的轉化效率為最高，技術也更為成熟。但其存在材料價格高和制備工藝復雜的缺點，由此研發了新的替代產品——多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅太陽能電池。多晶硅薄膜太陽能電池使用的硅較單晶硅更少，且無效率衰退問題，成本遠低于單晶硅太陽能電池，且效率高于非晶硅太陽能電池。而非晶硅薄膜太陽能電池具有成本低，便于大規模生產的優勢。兩種太陽能電池都比較具有發展前景。

　　多元化合物薄膜電池不存在光致衰退的問題，可用作高轉換效率的薄膜太陽能電池材料。銅銦硒CuInSe2作為太陽能電池的半導體材料，具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優點，但銦和硒都是比較稀有的元素，不易獲得。

　　有機物太陽能電池制備工藝簡單(真空蒸鍍或涂敷)，具有制造面積大、廉價、簡易、柔性等優點，可以制備在可卷曲折疊的襯底上形成的柔性太陽能電池，近年來，在各位科學家的努力下，有機物太陽能電池的光電轉化率提高到了原來的200多倍。

　　如今，國內外的太陽能電池已經實現了商業化。以1998年為界，在此節點之前的太陽能電池行業以單晶硅電池占主導地位，之后則以多晶硅電池為主導。我國的太陽能電池產業雖然起步較晚，但商業化進程迅速，以南京中電光伏科技有限公司、無錫尚德公司和天威英利公司為代表的眾多企業，在引領我國太陽能電池產業的發展上起到了重要的推動作用。

　　提高太陽能電池的光電轉換效率，降低制造成本以及減少對環境的危害，是未來太陽能電池發展的主要方向。由于大部分全固態太陽能電池的光電轉換率都不太理想，如何研發出一款真正高效、低價且無污染的太陽能電池成為眾多業內科學家追求的主要目標。