鈣鈦礦光伏電池發(fā)展現(xiàn)狀

1、鈣鈦礦光伏電池發(fā)展現(xiàn)狀2012171010024黃海超近年來(lái)，為了解決日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問(wèn)題，人們把目光投向了新能源的開(kāi)發(fā)和利用上。在各種新能源技術(shù)中，光伏發(fā)電無(wú)疑是最具有前景的方向之一。傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池雖然實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，有著較為成熟的市場(chǎng)，但其性?xún)r(jià)比還無(wú)法與傳統(tǒng)能源相競(jìng)爭(zhēng)，并且制造過(guò)程中的污染和能耗問(wèn)題影響了其廣泛應(yīng)用。因此，研究和發(fā)展高效率、低成本的新型太陽(yáng)能電池十分必要。在眾多的新型太陽(yáng)能電池里，鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池近兩年脫穎而出，吸引了眾多科研工作者的關(guān)注，還被Science評(píng)選為2013年十大科學(xué)突破之一。鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率在5年的時(shí)間內(nèi)從3.8%迅速提高到經(jīng)過(guò)

2、認(rèn)證的16.2%（截止到2013年底），把染料敏化太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池等新型薄膜太陽(yáng)電池甩在了身后。雖然我們已經(jīng)能夠量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率高達(dá)25%的晶硅太陽(yáng)能電池，以及轉(zhuǎn)換效率17%的CIGS（銅銦鎵錫）太陽(yáng)能電池，但我們應(yīng)該意識(shí)到，這些太陽(yáng)能電池在產(chǎn)生清潔能源時(shí)，其生產(chǎn)成本并不低，在原料生產(chǎn)中也會(huì)造成一定的環(huán)境污染。而其他已量產(chǎn)的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池和有機(jī)無(wú)機(jī)雜化太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率則還停留在10%左右。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池不僅轉(zhuǎn)換效率有明顯優(yōu)勢(shì)，制作工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單。實(shí)驗(yàn)室中常采用液相沉積、氣相沉積工藝，以及液相/氣相混合沉積工藝制作。因此，更便宜、更容易制造的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，很有可能改變整個(gè)太陽(yáng)

3、能電池的格局。今后，它的發(fā)電成本甚至有可能會(huì)比火力發(fā)電還低。不過(guò)，我們還不能急著向它“托付終身”，想要實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦電池的巨大商業(yè)價(jià)值，目前還有3個(gè)難題急需解決：1、有毒。鈣鈦礦電池材料含有鉛，這是一種對(duì)人體和環(huán)境有極大危害的元素。美國(guó)西北大學(xué)已研發(fā)出一種用錫代替鉛的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，不過(guò)這種電池的轉(zhuǎn)換效率還只有6%。這種電池還處于研發(fā)初級(jí)階段，效率在未來(lái)還有提升空間；2、不穩(wěn)定。鈣鈦礦中的鉛容易氧化揮發(fā)，而當(dāng)晶體遇水時(shí)則易分解。如果我們使用鈣鈦礦電池發(fā)電，它很有可能滲出流到屋頂或土壤中，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生威脅；3、壽命不長(zhǎng)。目前，壽命最長(zhǎng)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池可達(dá)到1000小時(shí)，由華中科技大學(xué)和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院合作研發(fā)。而傳統(tǒng)晶硅電池壽命一般可達(dá)到25年，比鈣鈦礦電池長(zhǎng)得多。鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池具有誘人的發(fā)展前景。在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上,進(jìn)一步降低成本、提高效率和穩(wěn)定性、推進(jìn)其工業(yè)化，是其必然的發(fā)展趨勢(shì)。鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展面臨以下幾個(gè)方面的挑戰(zhàn)：多孔支架層的低溫制備和柔性化；廉價(jià)、穩(wěn)定、環(huán)境友好的全光譜吸收鈣鈦礦材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)；高效、低成本空穴傳輸材料的制備等。此外，如何發(fā)展適合工業(yè)化生產(chǎn)的電池制備工藝也是十分必要的。因此，需要從事鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池及其它薄膜太陽(yáng)能電池研究的科研人員進(jìn)行