《新型光伏電池的研究與進(jìn)展》課件

新型光伏電池的研究與進(jìn)展近年來(lái)，光伏電池技術(shù)取得了顯著的進(jìn)展，新型光伏電池的研發(fā)和應(yīng)用成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。本課件將深入探討新型光伏電池的最新研究成果和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。光伏電池技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史1954貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一塊硅太陽(yáng)能電池，效率僅為6%。1970s硅基太陽(yáng)能電池技術(shù)取得重大突破，效率提升至10%以上。1980s薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)開(kāi)始興起，如非晶硅、CdTe和CIGS等。1990s染料敏化太陽(yáng)能電池問(wèn)世，為新型光伏電池開(kāi)辟了新方向。傳統(tǒng)硅基光伏電池的問(wèn)題及局限性成本高硅材料開(kāi)采和生產(chǎn)成本較高，制約了光伏發(fā)電的推廣。效率低硅基電池理論轉(zhuǎn)換效率受材料性質(zhì)限制，難以突破。應(yīng)用場(chǎng)景受限硅基電池多為剛性，不適合應(yīng)用于柔性場(chǎng)景。新型光伏電池概述鈣鈦礦電池高效率、低成本、可制備成柔性電池。銅銦鎵硒電池高效、穩(wěn)定，具有優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率。染料敏化電池低成本、可制備成透明電池，適合特殊場(chǎng)景應(yīng)用。有機(jī)太陽(yáng)能電池柔性、可印刷，未來(lái)應(yīng)用潛力巨大。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的突破性進(jìn)展1效率提升效率突破25%，接近硅基電池。2成本優(yōu)勢(shì)制備工藝簡(jiǎn)化，成本顯著降低。3應(yīng)用潛力可應(yīng)用于建筑、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。鈣鈦礦電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)由透明導(dǎo)電氧化物、電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層和金屬電極組成。原理當(dāng)光照射到鈣鈦礦吸光層時(shí)，激發(fā)電子和空穴，并分別在電子傳輸層和空穴傳輸層中遷移，最終形成電流。鈣鈦礦電池的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用前景1高效率轉(zhuǎn)換效率高，超過(guò)傳統(tǒng)硅基電池。2低成本制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉。3柔性化可制備成柔性電池，應(yīng)用范圍廣。4應(yīng)用前景可用于建筑一體化光伏、便攜式電子設(shè)備等。銅銦鎵硒薄膜電池的高效轉(zhuǎn)換率20%效率CIGS電池理論轉(zhuǎn)換效率高達(dá)20%以上。20+穩(wěn)定CIGS電池具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和耐用性。10+優(yōu)勢(shì)CIGS電池的原材料豐富，成本相對(duì)較低。銅銦鎵硒電池的制備技術(shù)及工藝濺射法使用濺射技術(shù)將銅、銦、鎵和硒沉積在基板上。電鍍法通過(guò)電化學(xué)方法在基板上沉積銅銦鎵硒薄膜。噴涂法利用噴涂技術(shù)將溶液中的銅銦鎵硒前驅(qū)體噴涂在基板上。染料敏化太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程11991格雷策爾首次提出染料敏化太陽(yáng)能電池的概念。22000染料敏化電池的效率突破10%，引起廣泛關(guān)注。32010染料敏化電池在建筑一體化光伏等領(lǐng)域得到應(yīng)用。染料敏化電池的工作機(jī)理與特點(diǎn)工作原理光照射到染料分子上，激發(fā)電子，并轉(zhuǎn)移到TiO2納米晶體上，形成電流。特點(diǎn)低成本、高效率、可制備成透明電池，適合特殊應(yīng)用場(chǎng)景。有機(jī)太陽(yáng)能電池的創(chuàng)新研究有機(jī)電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料選擇結(jié)構(gòu)由透明導(dǎo)電氧化物、電子傳輸層、有機(jī)吸光層、空穴傳輸層和金屬電極組成。材料選擇具有良好光電性能、熱穩(wěn)定性和加工性能的有機(jī)材料。鈣鈦礦-硅異質(zhì)結(jié)電池的高效率結(jié)構(gòu)將鈣鈦礦電池和硅電池結(jié)合在一起，形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。效率提升異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可以有效提高光電轉(zhuǎn)換效率，突破傳統(tǒng)硅基電池效率瓶頸。異質(zhì)結(jié)電池的關(guān)鍵技術(shù)突破1界面匹配解決鈣鈦礦和硅之間的界面匹配問(wèn)題，提高電荷傳輸效率。2工藝優(yōu)化優(yōu)化電池制備工藝，降低生產(chǎn)成本，提高電池穩(wěn)定性。3性能提升通過(guò)材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進(jìn)一步提高電池的效率和壽命。柔性光伏電池的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)1可彎曲可應(yīng)用于曲面建筑、可穿戴設(shè)備等。2輕便重量輕，便于運(yùn)輸和安裝。3美觀可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需求，制備成各種形狀和顏色。4環(huán)保利用可再生能源，減少環(huán)境污染。柔性電池的制造工藝及商業(yè)化1薄膜技術(shù)采用薄膜沉積技術(shù)，將光伏材料沉積在柔性基板上。2封裝技術(shù)采用柔性封裝材料，保護(hù)電池不受外界環(huán)境的影響。3商業(yè)化目前柔性電池正在進(jìn)行商業(yè)化推廣，未來(lái)應(yīng)用潛力巨大。量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的高光電轉(zhuǎn)換效率10+效率量子點(diǎn)電池的理論效率可高達(dá)10%以上。100%光譜量子點(diǎn)可以吸收不同波長(zhǎng)的光，提高光電轉(zhuǎn)換效率。10+優(yōu)勢(shì)量子點(diǎn)電池具有低成本、可制備成柔性電池等優(yōu)勢(shì)。量子點(diǎn)電池的物理機(jī)制與材料機(jī)制量子點(diǎn)吸收光子，激發(fā)電子和空穴，形成電流。材料常用的量子點(diǎn)材料包括CdSe、CdTe、PbS等。太陽(yáng)能電池性能測(cè)試與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)光電轉(zhuǎn)換效率衡量電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率。開(kāi)路電壓電池在沒(méi)有電流輸出的情況下，兩端的電壓。短路電流電池在短路情況下，流過(guò)的電流。填充因子衡量電池效率的指標(biāo)，反映電池內(nèi)部電荷傳輸?shù)男?。高效太?yáng)能電池的可靠性與穩(wěn)定性可靠性電池在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，性能保持穩(wěn)定的能力。穩(wěn)定性電池在不同環(huán)境條件下，性能保持穩(wěn)定的能力。先進(jìn)光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)規(guī)?；a(chǎn)如何實(shí)現(xiàn)新型光伏電池的規(guī)?；a(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。環(huán)保問(wèn)題如何解決新型光伏電池的環(huán)保問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。光伏行業(yè)發(fā)展的環(huán)境政策因素國(guó)家政策支持政府出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。碳排放目標(biāo)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，推動(dòng)光伏發(fā)電的應(yīng)用。國(guó)際合作加強(qiáng)國(guó)際合作，促進(jìn)光伏技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1效率提升進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率，降低發(fā)電成本。2柔性化發(fā)展開(kāi)發(fā)柔性光伏電池，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。3智能化應(yīng)用將光伏技術(shù)與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能化管理。新型光伏電池技術(shù)的創(chuàng)新路徑1材料創(chuàng)新開(kāi)發(fā)新型光伏材料，提高光電轉(zhuǎn)換效率。2結(jié)構(gòu)優(yōu)化優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)，提高光收集效率和電荷傳輸效率。3工藝改進(jìn)改進(jìn)電池制備工藝，降低生產(chǎn)成本，提高電池穩(wěn)定性。4應(yīng)用拓展開(kāi)發(fā)新型應(yīng)用場(chǎng)景，拓展光伏電池的應(yīng)用領(lǐng)域。新型光伏電池的市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)1市場(chǎng)需求隨著全球能源需求的增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，光伏市場(chǎng)將持續(xù)擴(kuò)大。2技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)新型光伏電池技術(shù)將不斷突破，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。3發(fā)展趨勢(shì)高效率、低成本、柔性化將成為未來(lái)光伏電池發(fā)展的主要趨勢(shì)。我國(guó)新型光伏電池研究的重點(diǎn)方向1鈣鈦礦電池提升鈣鈦礦電池的效率和穩(wěn)定性，推動(dòng)其商業(yè)化應(yīng)用。2銅銦鎵硒電池降低CIGS電池的生產(chǎn)成本，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。3柔性電池開(kāi)發(fā)新型柔性光伏電池，滿足不同場(chǎng)景的需求。綜合應(yīng)用新型光伏電池的典型案例建筑一體化將光伏電池集成到建筑物的外墻或屋頂，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。無(wú)人機(jī)使用柔性光伏電池為無(wú)人機(jī)提供續(xù)航能力，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。新型光伏電池技術(shù)的發(fā)展展望效率突破預(yù)計(jì)未來(lái)新型光伏電池的效率將進(jìn)一步提升，接近甚至超過(guò)硅基電池。