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太阳能电池最佳方位角与倾斜角

太阳能电池最佳方位角与倾斜角
太阳能电池最佳方位角与倾斜角

太阳能电池组件的方位角与倾斜角选定(1)

由于太阳能是一种清洁的能源,它的应用正在世界范围内快速地增长。利用太阳光发电就是一种使用太阳能的方式,目前建设一个太阳能发电系统的成本还是较高的,从我国现阶段的太阳能发电成本来看,其花费在太阳电池组件的费用大约为30~40%,因此,为了更加充分有效地利用太阳能,如何选取太阳电池方阵的方位角与倾斜角是一个十分重要的问题。

1.方位角

太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角(向东偏设定为负角度,向西偏设定为正角度)。一般情况下,方阵朝向正南(即方阵垂直面与正南的夹角为0°)时,太阳电池发电量是最大的。在偏离正南(北半球)30°度时,方阵的发电量将减少约10%~15%;在偏离正南(北半球)60°时,方阵的发电量将减少约20%~30%。但是,在晴朗的夏天,太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后,因此方阵的方位稍微向西偏一些时,在午后时刻可获得最大发电功率。在不同的季节,太阳电池方阵的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。方阵设置场所受到许多条件的制约,例如,在地面上设置时土地的方位角、在屋顶上设置时屋顶的方位角,或者是为了躲避太阳阴影时的方位角,以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。如果要将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致时,请参考下述的公式。至于并网发电的场合,希望综合考虑以上各方面的情况来选定方位角。

方位角=(一天中负荷的峰值时刻(24小时制)-12)×15+(经度-116)

10月9日北京的太阳电池方阵处于不同方位角时,日射量与时间推移的关系曲线。在不同的季节,各个方位的日射量峰值产生时刻是不一样的。

2.倾斜角

倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角,并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关,当纬度较高时,相应的倾斜角也大。但是,和方位角一样,在设计中也要考虑到屋顶的倾斜角及积雪滑落的倾斜角(斜率大于50%-60%)等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角,即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况,因此,特别是在并网发电的系统中,并不一定优先考虑积雪的滑落,此外,还要进一步考虑其它因素。对于正南(方位角为0°度),倾斜角从水平(倾斜角为0°度)开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时,其日射量不断增加直到最大值,然后再增加倾斜角其日射量不断减少。特别是在倾斜角大于50°~60°以后,日射量急剧下降,直至到最后的垂直放置时,发电量下降到最小。方阵从垂直放置到10°~20°的倾斜放置都有实际的例子。对于方位角不为0°度的情况,斜面日射量的值普遍偏低,最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度附近。以上所述为方位角、倾斜角与发电量之间的关系,对于具体设计某一个方阵的方位角和倾斜角还应综合地进一步同实际情况结合起来考虑。

太阳能电池组件的方位角与倾斜角选定(2)

太阳能电池组件的方位角与倾斜角选定是太阳能光伏系统设计时最重要的

因素之一。所谓方位角一般是指东西南北方向的角度。对于太阳能光伏系统来说,方位角以正南为0°,由南向东向北为负角度,由南向本向北为下角度,如太阳在下东方向时,方位角为-90°,在正西方时方位角为90°。方位角决定了阳光的入射方向,决定了各个方向的山坡或不同朝向的建筑物的采光状况。倾斜角是地平面(水平面)与太阳能电池组件之间的夹角。倾斜角为0°时表示太阳能电池组件为水平设置,倾斜角为90°时表示太阳能电池组件为垂直设置。

1、太阳能电池方位角的选择。

在我国,太阳能电池的方位角一般都选择正南方向,以使太阳能电池单位容量的发电量最大。如果受太阳能电池设置场所如屋顶、土坡、山地、建筑物结构及阴影等的限制时,则应考虑与它们的方位角一到,以求充分利用现有的地形和

有效面积,并尽量避开周围建、构筑物或树木等产生的阴影。只要在正南±20°之内,都不会对发电量有太大影响,条件允许的话,应尽可能偏西南20°之内,使太阳能发电量的峰值出现在中午稍过后某时,这样有利冬季多发电。有些太阳能光伏建筑一体化发电系统设计时,当正南方向太阳能电池铺设面积不够大时,也可将太阳能电池铺设在正东、正西方向。

2、太阳能电池倾斜角的选择。

最理想的倾斜角是使太阳能电池年发电量尽可能大,而冬季和夏季发电量差异尽可能小时的倾斜角。一般取当地纬度或当地纬度加上几度做为当地太阳能电池组件安装的倾斜角。当然如果能够采用计算机辅助设计软件,可以进行太阳能倾斜角的优化计算,使两者能够兼顾就更好了,这对于高纬度地区尤为重要。高纬度地区的冬季和夏季水平面太阳辐射量差异非常大,例如我国黑龙江省相差约5倍。如果按照水平面辐射量参数时行设计,则蓄电池冬季存储量过大,造成蓄电池的设计容量和投资都加大。选择了最佳倾斜角,太阳能电池面上冬季和夏季辐射量之差变小,蓄电池的容量也可以减少,求得一个均衡,使系统造价降低,设计更为合理。

如果没有条件对倾斜角进行计算机优化设计,也可以根据当地纬度粗略确定太阳能电池的倾斜角:

纬度为0°~25°时,倾斜角等于纬度;

纬度为26°~40°时,倾斜角等于纬度加上5°~10°;

纬度为41°~55°时,倾斜角等于纬度加上10°~15°;

纬度为55°以上时,倾斜角等于纬度加上15°~20°。

但不同类型的太阳能光伏发电系统,其最佳安装倾斜角是有所不同的。例如光控太阳能路灯照明系统等季节性负载供电的光伏发电系统,这类负载的工作时间随着季节而变化,其特点是以自然光线的来决定负载每天工作时间的长短。冬天时日照时间短,太阳能辐射能量小,而夜间负载工作时间长,耗电量大。因此系统设计时要考虑照顾冬天,按冬天时能得到最大发电量的倾斜角确定,其倾斜角应该比当地纬度角度大一些。而对于主要为光伏水泵、制冷空调等夏季负载供电的光伏系统,则应考虑为夏季负载提供最大发电量,其倾斜角应该比当地纬度的角度小一些。

太阳能电池发展现状综述

太阳能电池发展现状综述 摘要:随着社会的发展,传统能源消耗殆尽,能源越来越收到重视。其中发展前景最为广阔的莫过于太阳能。太阳能绿色环保,因此逐渐受到了人们的普遍重视。太阳能已成为新能源领域最具活力的部分,世界各国都致力于发展太阳能。本文主要阐述了太阳能电池的发展历程,太阳能电池的种类,太阳能电池的现状以及发展前景. 关键词:太阳能电池;太阳能电池种类;发展现状; Narration on the Current Situation of Solar Battery Abstract:With the development of society, traditional energy will be used up in a short time.Eneygy are being payed more and more attention.And the solar energy is the most promising.Because of its’environmental protection,it gets widespread attention. Solar energy has become the most vibrant part among the new energy field,and all countrise tried their best to develop solar energy.This article mainly explains the development of solar battery,the types of solar battery,curent situation of solar battery and its’ prospect. Key Words:solar battery; types of solar battery; curent situation of solar battery 1引言 随着经济的发展,能源的重要性日趋凸显。但是石油、煤等不可生起源消耗殆尽,人们开始探索新的能源。太阳能取之不尽用之不竭,因此受到了人们的亲睐。在太阳能电池领域中,太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域[1].太阳能电池的研制和开发日益得到重视.制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础.其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转化反应。根据所用材料的不同,太阳能电池可分为:①硅太阳能电池;②以无机盐如砷化镓Ⅲ一V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池;③纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池,对太阳能电池材料一般的要求有:①半导体材料的禁带不能太宽;②要有较高的光电转换效率;③材料本身对环境不造成污染;④材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑,硅是最理想的太阳能电池材料[2].这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因. 本文简要地综述了太阳能电池发展进程,太阳能电池的种类,以及发展现状,并讨论了太阳能电池的发展趋势。 2太阳能电池现状及其前景

钙钛矿太阳能电池的光物理原理

钙钛矿太阳能电池的光物理原理 钙钛矿太阳能电池的光物理 溶液制备法制备的有机-无机杂化钙钛矿型太阳能电池,是光伏领域的一种新型太阳能电池新型材料,其光电转换效率已经超过17%,并且在该领域产生了巨大影响。这篇文章中,在这类新的光伏材料中,关于载流子动力学和电荷转移机制中的光物理和新的发现,进行了检验和提炼。一些开放性物理问题也将被讨论。 关键词:甲基氨碘化铅,钙钛矿型太阳能电池,光物理,瞬态吸收光谱,电荷动力学,电荷转移机制 有机无机杂化钙钛矿型太阳能电池(或简单的钙钛矿型太阳能电池)是在低成本光电池的研究中的最主要的突破。在这大约5年的期间里,这些溶液加工制备的太阳能电池成为第三代太阳能电池的先驱,比如有机太阳能电池,染料敏化太阳能电池,量子点太阳能电池。尽管,在最近举行的材料研究学会2014春季会议报告中声称,电池的转化效率已经达到了19.3%,但是到目前为止,能够证明确定的记录是17.9%,而在2009年,这个记录只有3.8%。相比较而言,染料敏化太阳能电池需要二十多年的研究才超过10%的转化效率。尽管在器件性能的显著增加,但钙钛矿型太阳能电池中的光物理机制仍然是不明确的。在本文中,我将首先简要地回顾了目前的钙钛矿型太阳能电池领域的进展,然后追踪一下光物理研究的发展。我还会强调一下钙钛矿中电子和空穴的扩散长度,CH3NH3PbI3的热空穴冷却动力学 和放大自发辐射的发现。最后,在这些材料中,一些关于光物理的问题也会进行讨论。 2.有机无机钙钛矿太阳能电池 2.1 三维的有机无机钙钛矿电池的结构 钙钛矿是一般化学式为AMX3 化合物的总称。A阳离子在立方晶胞的8个角上,M阳离子被6个X阴离子包围,位于[PbI6]4- 八面体的中心。如图1,CH3NH3PbI3情况。尽管钛酸钙的通用名称有着相同的“钙钛矿”标签,但有机无机钙钛矿材料与他们同名仅仅是因为他们的结构。在纳米科学发展的19世纪80年代,这类杂化材料能够形成三维(3D)到零维(0-D)与[PbI6]4- 八面体单元的类似物,直到把晶胞已作为广泛应用在半导体介观量子限制效应模型而深入研究。CH3NH3PbX3 (其中x是Cl,Br,I)是广泛调查的光伏材料的选择,这个材料由3D八面体网状结构形成。 2.2该领域和基本器件结构的概述

有机太阳能电池研究进展(1)

专题介绍 有机太阳能电池研究进展 X 林 鹏,张志峰,熊德平,张梦欣,王 丽 (北京交通大学光电子技术研究所,信息存储、显示与材料开放实验室,北京,100044) 摘 要:有机太阳能电池与无机太阳能电池相比,还存在许多关键性问题。为了改善有机太阳能电池的性能,各种研究工作正在进行,这些研究主要是为了寻找新的材料,优化器件结构。对电池原理、部分表征方法、效率损失机制、典型器件结构、最近的发展、以及未来的发展趋势作了简要描述。 关键词:有机太阳能电池;器件结构;给体;受体;转换效率 中图分类号:T N 383 文献标识码:A 文章编号:1005-488X(2004)01-0055-06 Progres s in Study of Organic Sola r Ce ll LIN Peng ,ZHANG Zhi -feng ,XIONG De -ping ,ZHANG Meng -xin ,WANG Li (I nstitute of O p toelectronics T echnology ,Beij ing J iaotong University ,Beijing ,100044,China )Abstr act :Compaer ed with inorganic solar cells ,organic solar cells still have many critical pr oblems.In order to improve the properties of organic solar cells,a lot of different studies have been carried on.T he main purposes of these studies are to seek new mater ials and new device structure.A brief review of the theory of photovoltaic cells,along with some aspects of their characterization ,the basic efficiency loss mechanism ,typical device structures ,and the trends in research will be presented. Key wor ds :organic photovoltaic cell;device structure;donor;acceptor ;conversion effi-ciency 前 言 进入21世纪以来,由于煤、石油、天然气等自然资源有限,已经不能满足人类发展的需要。环境污染也已经成为亟待解决的严重问题。同使用矿物燃料发电相比,太阳能发电有着不可比拟的优点。 太阳能取之不尽,太阳几分钟射向地球的能量相当 于人类一年所耗用的能量。太阳能的利用已经开始逐年增长。但目前使用的硅等太阳能电池材料,因成本太高,只能在一些特殊的场合如卫星供电、边远地区通信塔等使用。目前太阳能发电量只相当于全球总发电量的0.04%。要使太阳能发电得到大规模推广,就必须降低太阳能电池材料的成本,或 第24卷第1期2004年3月 光 电 子 技 术OPT OELECT RONIC T ECHNOLOGY Vol.24No.1 Mar.2004   X 收稿日期:2003-11-17 作者简介:林 鹏(1978-),男,硕士生。主要从事光电子技术研究。 张志峰(1977-),男,硕士生。主要从事有机电致发光(OLED)的研究工作。熊德平(1975-),男,硕士生。主要从事无机半导体材料方面的研究工作。

确定位置教学设计说明

3.1确定位置 一、学情分析 八年级的学生通过观察现实生活,对用两个量表示物体的位置已经有了一定的感性认识,只是没有形成理性的知识,积累了一些生活的经验,具有了初步的应变能力,只需要教师正确的引导,他们就能通过自主探究和合作学习的方式进行学习.本班学生大多数学习基础较差,学习热情不高,所以在调动学生积极性方面多下功夫。 二、教学目标: 知识与技能:1.在现实情境中认识确定物体位置的不同方式、方法,感受确定位置的多样性。 2.能比较灵活地运用不同的方式确定物体的位置。 过程与方法: 1.使学生置身情境中,研究物体的位置,对位置形成初步的认识. 2.让学生经历探索、操作等过程,在实践中体会和掌握如何运用各种方法来确定物体的位置. 情感态度与价值观:1.通过现实生活中的有关题材,使学生体会生活中位置的确定离不开数据,数学与生活有着密切关系. 2.使学生在合作与交流的过程中获得情感体验,培养学生的合作意识. 三、教学重点和难点 重点: 1.使学生能在具体的情境中,根据行和列确定并描述物体的位

置. 2.能了解在平面上确定物体位置的方法:一般需要两个数据. 难点:能灵活运用不同方式准确确定物体的位置. 四、教学方法:探究法、问题引导法、角色扮演法 五、教具准备:PPT 、导游证 六、教学过程: 活动一:创设情境,引入新课 通过考导游证的小品:提出问题 在地图上怎样确定北京的 位置? 创设情境 2

北大西门 40° 燕南园 图书馆 艺术博物馆 未名湖 鸣鹤园 朗润园 贝公楼 进入学校大门你又 怎样介绍图书馆的 位置呢? 2cm 2cm 2cm 北京大学图书馆 活动二:探究发现,获取新知 运用导学案问题引导,小组合作学习解决所提出的问题,教师引导总结 1、在地图上怎样确定的位置?

(完整版)钙钛矿太阳能电池研究综述

钙钛矿太阳能电池 引言 21世纪以来,人口急剧增长,能源和环境问题日益明显。目前,人们主要消耗的是不可再生能源,例如煤、天然气、石油等化石燃料。而未来人类还需大量的能源,故人类正在积极开发新能源。 而太阳能具有清洁、无污染、分布广并且能量充分,是目前广大科研人员的研究重点。而光伏为开发太阳能的主要对象,主要其具有安全、清洁、成本低廉等优点。目前,市场上主要为第一代硅基太阳能电池,大约占了90%,其余的约10%被CdTe和GIGS为代表的第二代薄膜太阳能电池所占据。然而,硅基太阳能电池在原材料和制造上,其成本都比较高,工艺较复杂。因此,人们正在努力开发高效率、低成本的新型太阳能电池。如钙钛矿太阳能电池[1]。 近年来,钙钛矿太阳能电池由于光电效率高,工艺简单等一些优异性能而受到人们的广泛关注。现如今广大研究人员正在大力研究,开发钙钛矿太阳能电池,其光电转化效率正在不断突破、提高,有可能达到甚至超过单晶硅太阳电池(25.6%)的水平。其中钙钛矿太阳能电池的光电转化效率被证实已达到了20. 1%[2],这项重大的成就于2013 年度,成功被Science 评选为十大科学突破之一[3]。 一钙钛矿太阳能电池的发展历程 人们从十年以前就开始研究钙钛矿型结构化合物,刚开始由于其具有优异的光子传导性以及半导体特性,而被应用于薄膜晶体管和有机发光二极管中。[4] 2009 年,Miyasaka 等[5]首先制得钙钛矿结构的太阳能电池,它主要是以 CH3NH3PbBr 3和CH 3 NH 3 PbI 3 为光敏化剂。这成功地跨出了钙钛矿太阳能电池发展的 第一步,也为钙钛矿太阳能电池发展奠定了重要的基础。 2011年,Park 等[6]以CH 3NH 3 PbI 3 为光敏化剂,通过改善工艺及优化原料组 分比,成功制备了光电转化效率为6. 54%的钙钛矿太阳能电池,其结构和性能得到了一定的提升。

太阳能电池板选择

太阳能电池板选择
太阳能电池的最大功率 Pmax=开路电压×短路电流, 这是它们的理想功率, 而平时大家衡量太阳能电池的是额定功率 Pm。实际中额定功率是小于最大功率 的,主要是由于太阳能电池的输出效率 u 只有 70%左右。在使用中由于受光强 度的不同,所以不同时刻的功率也是不同的,根据实验数据它的实际平均功率 P=0.7Pm。如果太阳能电池要直接带动负载,并且要使负载长期稳定的工作, 则负载的额定功率为 Pr=0.7Pm。 如果按照负载的功率选择太阳能电池的功率则 电池的功率为: Pm=1.43Pr。 就是说太阳能电池的功率要是负载功率的 1.43 倍。 在选择太阳能电池的功率时,应合理选择负载的耗电功率,这样才能使发电功 率与耗电功率处于一种平衡状态。当然太阳能电池的发电功率也会受到季节、气 候、地理环境和光照时间等多方面因素的制约。
蓄电池的使用(这里仅以夏季为例,介绍太阳能电池与蓄电池在一般情况下的使用)
蓄电池是一种储存电能的容器,常被作为其它电路的“能源基地”。由于太 阳能电池所产生的电力有限,因此要尽可能的扩大“基地”的储电容量,但也不 能无限扩大,因为太阳能电池只能在白天发电,其日发电量 M=发电功率(最 大输出功率)×有效光照时间×发电时间,由此它的日电量等于输出电流与有效 光照时间的乘积,即:C=IH(Ah)。而蓄电池的容量则使放电时间和放电电流的乘 积,因此计算公式为:C=IH(单位 Ah,就是额定 1A 的电流放电一小时)。那么 太阳能电池和蓄电池在容量和电量上使如何计算的呢?我们可以通过电功率公 式:P=IU 演化为:P=Iuh/h=CU/h。

空间实验室大面积太阳电池阵技术研究

文章编号:1006-1630(2003)04-0010-05 空间实验室大面积太阳电池阵技术研究 李瑞祥,王治易,肖 杰,狄文斌,肖余之 (上海宇航系统工程研究所,上海201108) 摘 要:介绍了空间实验室大面积太阳电池阵的方案构型,并进行了模态分析、热结构耦合分析和动力学仿真分析。生产出了全尺寸的集成演示样机,进行了展开试验、主展开机构的模态试验,以及半刚性太阳电池板和二自由度驱动机构的振动试验。计算和试验结果表明,技术方案是可行的。 关键词:空间实验室;太阳电池阵;展开机构;演示系统中图分类号:V 442;T M 914.43 文献标识码:A Study on Technology of Large Area Solar Array in Space Lab LI Ru-i x iang ,WANG Zh-i yi,XIAO Jie,DI Wen -bin,XIAO Yu -zhi (A erospace System Engineering Shang hai,Shanghai 201108,China) Abstract :T he co nfiguration of large solar array in space lab is put forward in this paper,and the mode,ther mal coupling and dynamics stimulat ion analysis is made.T he integrated demonstration system model of large so lar array has been produced already.O n the base of the sampler,the tests of deplo yment,main deployment mechanism mode,sem-i r igidity so lar cell panel vibration and two -dimension driv e mechanism are carr ied out.T he result o f the analysis and test is show ed that this technology project is feasible. Keywords :Space lab;Solar array ;Deployment mechanism;Demonstration mo del 收稿日期:2002-06-14;修回日期:2003-05-21 作者简介:李瑞祥(1964~),男,研究员,主要研究方向为航天器结构与机构。 0 引言 未来空间实验室和大型航天器的太阳电池阵单翼展开长度将大于几十米。由此带来了一系列必须解决的技术问题,即应尽量满足质量小、展开可靠性高和弯曲自然频率尽可能高的要求。但这3个独立的设计参数是相互制约的,必须进行特定优化和权衡设计。若采用大面积的刚性太阳电池阵,则质量就成为突出的问题。为实现超轻型化,国际上普遍采用半刚性和柔性的太阳电池阵作为主要研究对象[1]。 加拿大技术卫星(CTS)第1次使用柔性折叠式太阳电池阵,它由若干块柔性敷层组成。这些敷层在收藏时能像手风琴那样折叠起来,进入空间后可用1根可伸展的支杆展开。德国MBB 公司制造的超轻板(U LP)太阳阵,采用刚性框架支撑预紧的薄 膜基板。法国戈纳航空空间公司也进行了类似的研究,其每块板都由空心的碳纤维复合材料方形管组 成,太阳电池安装在预紧的柔性Kapton 基板上。美国洛克希德公司研制的电推进(SEPS )太阳电池阵是第1次采用电推进的大型可回缩柔性太阳电池阵。它每翼有41块折叠太阳板,用可盘绕的格子式连续梁支柱展开。为了使太阳电池阵可以回缩,每半块板用碳纤维复合材料框架加强。美国休斯公司研制的柔性卷式太阳阵(FRU SA)已应用于/哈勃0太空望远镜。日本的大型地球观察卫星ADEOS 、美国的飞行试验太阳电池阵(SAFE)和洛克希德公司为俄罗斯/和平号0空间站生产的太阳电池阵,以及美国洛克#马丁公司为国际空间站制造的可展开、可收缩的太阳电池阵均为半刚性和柔性的太阳电池阵[2,3]。 包装式柔性太阳阵的中心机械元件是能使太阳电池基板伸展和收缩的展开支柱。它在整个太阳阵系统中占的比重很大,要求质量轻、包装尺寸小、可靠性高、热变形小和定位精度高,并有足够的刚度与

人教版九年级下册数学第2课时 方向角和坡角问题教案与教学反思

第2课时方向角和坡角问题 原创不容易,为有更多动力,请【关注、关注、关注】,谢谢! 举世不师,故道益离。柳宗元 上大附中何小龙 【知识与技能】 进一步掌握用解直角三角形的知识解决实际问题的方法,体会方位角、仰角、俯角、坡度(坡比)的含义及其所代表的实际意义,能用它们进行有关的计算. 【过程与方法】 通过实际问题的求解,总结出用解直角三角形的知识解决实际问题的一般过程,增强分析问题和解决问题的能力. 【情感态度】 渗透数形结合的思想方法,增强学生的数学应用意识和能力. 【教学重点】 用三角函数有关知识解决方位角问题. 【教学难点】 学会准确分析问题,并将实际问题转化为数学模型. 一、复习回顾,新知导引 1.仰角、俯角概念; 2.方位角的意义. 【教学说明】教师提出问题顾,为后继学习作好准备. 二、典例精析,掌握新知 例1 如图,一艘海轮位于灯塔P的北偏东65°方向,距离灯塔80海里的A处,它沿正南方向航行一段时间后,到达位于灯塔P的南偏东34°方向上的B 处.这时,海轮所在的B处距离灯塔P有多远 (结果取整数)? 分析与解易知P点正东方向与AC具有垂直关系,即图中 PC丄AB,若记垂足为C,则图中出现了两个直角三角形APC和直角三角形BPC.

而在Rt △APC 中,知AP=80,∠APC=90°-65°=25°,故可求出线段PC 的长,即由AP PC =∠APC cos ,得PC=AP · cos25°=80·cos25°≈72.505,因此在Rt △BPC 中,由PB PC PB =∠C cos ,得,13056cos 505.7256cos ≈?=?=PC PB 从而可得知海轮在B 处时距离灯塔P 约130海里. 【教学说明】本例的设计较上节课所学过的应用问题不同之处在于用其中一个直角三角形中所获得的结论来作为另一个直角三角形的条件而获得问题的解答,这正是学生感到困难的地方,因而教师应作为引导,帮助学生进行观察思考. 例2 如图,拦水坝的横断面是梯形ABCD (图中i=1:3是指坡面的铅直高度DE 与水平宽度CE 的比,也称为坡度、坡比),根据图中数据求: (1)坡角α和β; (2)斜坡AB 的长(结果保留小数点后一位). 【教学说明】本例可由学生独立完成,教师巡视指导,让学生在自探究中体会用解直角三角形的知识来解决史记问题的方法,在完成上述例题后,教师引导学生完成优作业中本课时的“名师导学”部分. 三、师生互动,课堂小结 问题 通过学习用解直角三角形知识解决实际问题过程中,你有哪些收获? 【教学说明】师生共同探索,完善知识体系.

浅谈钙钛矿太阳能电池技术与发展

浅谈钙钛矿太阳能电池技术与进展 全华锋BY619102 摘要:基于钙钛矿材料(CH3NH3PbI)制备的太阳能电池的效率由2009年的3.8%增长到了目前的20.2%,因为其较高的光吸收系数,较低的成本以及易于制备等优势引起了广泛的关注。钙钛矿材料不仅可以作为光吸收层,还可以作为电子传输层(ETM)和空穴传输层(HTM),由此可以制备不同结构的钙钛矿太阳电池:介孔结构、介观超结构、平面结构和有机结构等。除此之外,钙钛矿材料的制备方法的多样性也使其更具吸引力,目前已有一步溶液法、两步连续沉积法、双源共蒸发法和溶液—气相沉积法。本文主要介绍钙钛矿太阳电池的发展历程、工作原理、薄膜的制备方法以及各层的作用,最后对钙钛矿太阳电池面临的问题和发展前景进行介绍。 关键词:钙钛矿材料;太阳电池;光吸收层 1.钙钛矿太阳电池的发展历程 随着人类社会的不断发展与进步,由工业发展带来的能源和环境问题日益明显,化石燃料(石油、煤炭、天然气等)的有限储量及其燃烧带来的全球变暖问题使人们不得不去寻找和开发环保且可再生的新型能源。太阳能来源丰富,取之不尽,用之不竭,而且太阳能绿色环保无污染,是未来有希望获得大规模应用的新能源之一,受到国际社会的广泛关注与研究。将太阳能转换为电能的重要器件之一就是太阳电池。 2009年,日本人Kojim等首先将有机-无机杂化的钙钛矿材料应用到量子点敏化太阳电池中,制备出第一块钙钛矿太阳电池,并实现了 3.8%的效率。但这种钙钛矿材料在液态电介质中很容易溶解,该电池仅仅存在了几分钟级宣告失败,随后,Park等人于2011年将CH3NH3PbI纳米晶粒改为2-3nm,效率达到了6.5%。由于仍然采用液态电解质,仅仅经过10min,电池效率就衰减了80%。为解决钙钛矿的稳定性问题,2012年Kim等人将一种固态空穴传输材料(spiro-OMeTAD)引入到钙钛矿太阳电池中,制备出第一块全固态钙钛矿太阳电池,电池效率达到了9.7%。即使未经封装,电池在经过500小时后,效率衰减很小。空穴传输层(HTM)的使用,初步解决了液态电解质钙钛矿太阳电池不稳定和封装困难的问题。随后Snaith等首次将Cl元素引入到钙钛矿中,并使用Al2O3代替TiO2,证明钙钛

太阳能电池的发展历史

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ac13925049.html, 太阳能电池的发展历史 作者:张金晶 来源:《商情》2016年第26期 【摘要】相对于风能、地热能、生物能和潮汐能等新能源,太阳能以污染小、可利用率高、资源分布广泛和使用安全可靠等优点,成为最具有发展前景的能源之一。目前,随着太阳能电池制备技术的不断完善,其技术的开发应用已经走向商业化、大众化,特别是一些小功率、小器件的太阳能电池在一些地区都已经大量生产而且广泛使用。所以谁先开发光电转换效率高、制备成本低的太阳能电池就能在将来的市场抢占先机。 【关键词】太阳能单晶硅薄膜电池 引言:随着社会的飞速发展,能源是影响当今社会进步的重要因素,但是现阶段人类社会发展大部分还是依靠化石能源提供能量。可是化石能源分布极不均衡,并且不可再生,而且燃烧化石能源带来的环境污染、雾霾气候和温室效应严重影响到了人类社会的可持续发展。然而太阳能是一种可再生清洁能源,可以提供充足的能量供人类使用,因此开发新能源,是人类社会薪火相传,世代相传的重要保证。 此外,不可再生能源的过快消耗对当今的环境形势提出了新的挑战。例如如何解决温室效应,臭氧空洞等问题。有限的化石能源以及在开发利用不可再生能源的过程中出现的负面影响,不仅阻碍了人类经济的飞速发展,而且还严重影响到社会的可持续发展。因此,发展一种新型能源已然成为世界各国提升自己综合国力和倡导能源发展的一个重要手段。 1. 第一代太阳能电池 第一代太阳能电池是发展时间最久,制备工艺最为成熟的一代电池,一般按照研究对象我们将其可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅电池。按照应用程度来说前两者单晶硅与多晶硅在市场所占份额最多,商业前景最好。 单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。从单晶硅太阳能电池发明开始到现在,尽管硅材料有各种问题,但仍然是目前太阳能电池的主要材料,其比例约占整个太阳电池产量的90%以上。我国北京市太阳能研究所从20世纪90年代起开始进行高效电池研究,采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术,使单晶硅太阳能电池的效率达到了19.8%。多晶硅太阳能电池的研究开发成本较低,稳定性也比较好,这两大优势引起了科研工作者的注意。其光电转换效率随着制备工艺的成熟不断提高,它达到的最高的光电转换效率为21.9%,但是它的电池效率在目前的太阳能电池中仍处于一般水平。 2.第二代太阳能电池

几种新型太阳能电池性能比较

以化合物半导体为基体制成的太阳能电池。在种类繁多的化合物半导体材料中,不乏兼备优良光电特性、高稳定性、宜于加工制造的太阳能电池材料。化合物可构成同质结太阳能电池、异质结太阳能电池和肖特基结太阳能电池。它既可制成高效或超高效太阳能电池,又可制成低成本大面积薄膜太阳能电池,从而拓宽了光电材料的研究范围,也极大地丰富了太阳能电池家族。目前,世界上光电转换效率最高的是化合物半导体太阳能电池(如砷化镓太阳能电池效率η=24%~28%),或者是以化合物作为重要组分的太阳能电池(如砷化镓和硅叠合聚光太阳能电池效率η=32%~37%,薄膜硒铟铜/非晶硅太阳能电池效率η=14%~17%)。 在元素周期表中的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体,如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP);Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体,如硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碲化锌(ZnTe)等,都具有直接禁带跃迁的能带结构,吸收系数大,结构比较稳定。若用Ⅰ-Ⅲ族元素取代Ⅱ-Ⅵ族化合物中的Ⅱ族元素,则得到Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元化合物,如硒铟铜(CuInSe)、硫铟铜(CuInS)等。对应地,用Ⅱ-Ⅳ族元素代替Ⅲ-Ⅴ族化合物中的Ⅲ族元素,则构成Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ族三元化合物,如锌硅砷(ZnSiAs2)等。从中可以挑选禁带宽度适合于吸收不同波长的太阳光、且可制成低电阻p型或n型基体的化合物半导体来制造太阳能电池。 具有代表性的化合物半导体太阳能电池有砷化镓太阳能电池、硫化镉太阳能电池和硒铟铜太阳能电池。 砷化镓太阳能电池Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳能电池,其主要特点是: (1) GaAs的禁带宽度达1.43 eV,能有效地吸收太阳光,其理论效率达28%。 (2) GaAs是直接禁带跃迁材料,吸收系数大。吸收90%的太阳能只需5μm厚的GaAs,而硅则需厚为100μm以上才能吸收同样多的太阳能。 (3)耐高温,耐辐射,适宜于做聚光太阳能电池(聚光比可以高达1000~1735倍),也适宜于做太空飞行器上用的太阳能电池。 砷化镓太阳能电池的主要缺点是:价格昂贵,功率/重量比小,表面复合速度大等。 自1956年砷化镓太阳能电池问世以来,已制成pn结GaAs同质结太阳能电池和GaAlAs/GaAs 异质面太阳能电池等。砷化镓还可以分别与元素半导体、其他化合物构成许多异质结构的多晶薄膜GaAs太阳能电池。砷化镓太阳能电池的结构类同于硅太阳能电池,开路电压为0.88~1.0 V,短路电流密度稍低,一般为20~30 mA/cm2。 硫化镉太阳能电池是最先问世的Ⅱ-Ⅵ族化合物太阳能电池。硫化镉的禁带宽度为2.42 eV,吸收系数大,是比较理想的异质结窗口材料,CdS-Cu2S太阳能电池的效率极限为17.8%。但在研究中发现,CdS-Cu2S电池在自然光照条件下,铜离子会在pn结中宏观迁移,因而造成输出功率下降。现在正在用CdTe和其他合适的材料来制造低成本薄膜太阳能电池。 碲化镉太阳能电池碲化镉具有稳定性好、薄膜沉积速度快、价格便宜等优点,因而碲化镉与硒铟铜同样被选为当前最有希望的两种薄膜化合物太阳能电池之一。其光电转换效率,1991年为12.5%,1995年为15.8%,2000年有可能达到18%而进入产业化生产。 硒铟铜太阳能电池性能最好的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物太阳能电池。硒铟铜是目前已知的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元化合物半导体中性能最好的光电材料,禁带宽度为1.01~1.04 eV,有直接能带结构,在异质结电池中可作为理想的基体材料。硒铟铜与硫化镉、碲化镉材料一样,可以用真空沉积法、喷涂法、丝网印刷法和悬浮电镀法制造薄膜电池。电池结构与硅薄膜电池类同。也可制成前壁型和后壁型两种。CuInSe电池的开路电压比硅的低,约为0.4~0.5 V,而短路电流密度可高达40 mA/cm2左右,是一种稳定性比较好的薄膜太阳能电池。其光电转换效率,1991年为13%,1995年为17%,2000年可达20%。

光伏电池的原理及发展现状

光伏电池的原理及发展现状 众所周知,太阳能是一种用之不竭、储量巨大的清洁可再生能源,每天到地球表面的辐射能量相当于数亿万桶石油燃烧的能量,太阳能开发与利用逐步成府重点发展的战略。热能和光能利用是太阳能应用的两种重要形式。光伏发电是利用光伏电池的光伏效应将太阳光的光能直接转换为电能的一种可再生、无污染的发电方式,正在全球范围内迅猛发展,其不仅要替代部分化石能源,而且未来将成为世界能源供应的主体,是世界各国可再生能源发展的重点。本文阐述了太阳能光伏电池的原理,综述了国内外光伏发电技术的发展现状及发展趋势。 光伏电池的原理及发展现状1839 年,法国的Edmond Becquerel 发现了光伏效应,即光照能使半导体材料内部的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流。光伏电池是基于半导体P- N 结接受太阳光照产生光伏效应,直接将光能转换成电能的能量转换器。1954 年,美国Bell 实验室的G.Pearson 等发明了单晶硅光伏电池,其原理如图1 所示。 图 1 中,太阳光照射到光伏电池表面,其吸收具有一定能量的光子,在内部产生处于非平衡状态的电子-空穴对;在P- N 结内建电场的作用下,电子、空穴分别被驱向N,P 区,从而在P- N 结附近形成与内建电场方向相反的光生电场;光生电场抵消P- N 结内建电场后的多余部分使P,N 区分别带正、负电,于是产生由N 区指向P 区的光生电动势; 当外接负载后,则有电流从P 区流出,经负载从N 区流入光伏电池。图2 为光伏电池等效电路,其中,Iph为与光伏电池面积、入射光辐照度成正比的光生电流(1 cm2硅光伏电池的Iph值为16 ~30 mA);ID,Ish分别为P- N 结的正向电流、漏电流;串联电阻RS主要由电池体电阻、电极导体电阻等组成(RS一般<1 );旁漏电阻Rsh 由硅片边缘不清洁或体内缺陷所致(Rsh一般为几k);RL 为外接负载电阻,IL,UO 分别为光伏电池输出电压、电流;当负载开路(RL= )时,UO即为开路电压Uoc,其与环境温度成反比、与电池面积无关(在100 mW/cm2的光谱辐照度下,硅光伏电池的Uoc一般为450 ~600 mV。与图2 对应的光伏电池解析模型,

方位角与时钟问题 教案

方位角综合练习 例1、在海上,灯塔位于一艘船的北偏东40度方向,那么这艘船位于这个灯塔的( B ) A 南偏西50度方向B南偏西40度方向 C 北偏东50度方向D北偏东40度方向 例2、如右图所示,由M观测N的方向是( B ) A、北偏西60° B、南偏东60° C、北偏西30° D、南偏东30° 练习 1、判断题(1)两条射线组成的图形叫做角(×) (2).角的大小与角的两边的长短无关(√) (3)如果两个角的和是一个直角,这两个互为补角(×) (4)若有两个角相等,则这两个角是对顶角(×) (5)如果有两个角互余,那么这两个角的和一定是90°(√) 2、如右图所示,直线AB、CD 相交于O点,∠AOC和∠BOD的和是220°,则∠BOC=_700_. 第2题第3题第5题第6题第9题 3、如图,115? ∠的度数为( C ) ∠=,90 ∠=,点B、O、D在同一直线上,则2 AOC? A.75?B.15?C.105?D.165? 4、计算:①1.5°= 90 ′= 5400″;②450″= 7.5 ′= 0.125 ° ③90°- 54°48′6″= 35°11′54″. 5、如图,OA⊥OB,直线CD过点O,且∠AOC=50°, 则∠DOB= 140 ° 6、如图,以O为顶点的角有 3 个, 它们分别是∠AOB ∠BOC ∠AOC . 7、已知∠AOB=50°,以OB为一边画∠BOC=20°,则∠AOC=_ 70或30 _°. 8、时钟时间是2:30时,时针与分针的夹角是_105_° 9、如图,已知OC平分∠BOD,∠AOD=110°,∠COD=35°,则∠AOB=__40_°,∠AOC=_75_°10如图,O为直线AB上一点,∠AOC=50°,OD平分∠AOC,∠DOE=90° (1)请你数一数,图中有多少个小于平角的角;9个 (2)求出∠BOD的度数;180-25=1550 (3)试判断OE是否平分∠BOC,并说明理由. ∠BOC=155-25=1300,∠COE=90-25=650,所以平分。

柔性太阳能电池概述

柔性太阳能电池研究概述 msesmart@https://www.doczj.com/doc/ac13925049.html,编写 2011年华中科技大学1、引言 柔性太阳能电池,是薄膜太阳能电池的一种,而且技术先进、性能优良、成本低廉、用途广泛。可以应用于太阳能背包、太阳能敞篷、太阳能手电筒、太阳能汽车、太阳能帆船甚至太阳能飞机上。柔性太阳能的一个重要应用领域是BIPV(Building Integrated Photovoltaic,光伏建筑一体化),它可以集成在窗户或屋顶、外墙或内墙上。 2、太阳能电池原理 在金属表面照射紫外光,可以发生光电效应。如爱因斯坦结束的那样,由于入射光的光子能量大于电子的束缚能,所以产生自由电子。太阳能电池的功能是把太阳光转换为电压和电流,是一种光电转换。 光伏效应比光电效应的效率高得多。因为在发生光伏效应的太阳能电池中,2种极性相反的半导体组成了p-n结(p-n Junction),形成内建电场,驱动电子进入电路,在电路中形成电压和电流。如下图1所示。 图1 太阳能电池的基本机构,如图2所示。P-n结由两种极性相反的半导体组成。n型半导体,是掺P的Si晶体,易于给出电子,是施主(donor)材料。p型半导体,是掺B的Si晶体,易于获得电子,是受主(acceptor)材料。它们独立存在时,都是电中性的。当两种半导体连接在一起,电子从n型半导体扩散到p型半导体.在p 型半导体靠近边界附近,形成负电荷区,在n型半导体靠近边界附近,形成正电荷区。出现从n型半导体指向p型半导体的内建电场。扩散(diffuse)到p型半导体的部分电子,又在内建电场作用下漂移(drift)到n型半导体,最终p-n结中电子的扩散和漂移达到热平衡。 图2太阳能电池的结构

钙钛矿太阳能电池的发展现状及展望

钙钛矿太阳能电池的发展现状及展望 最近几年,钙钛矿太阳能电池作为在低成本光伏领域的重大突破而变得很有名。此电池的光电转换效率已接近效率超过15%的硅晶太阳能电池。令人惊异的是,如此惊人的成就在短短5年就已完成。在2009年时钙钛矿太阳能电池的光电转换效率才仅有 3.8%.从那以后,这个领域就呈几何级数扩散。在这种情况下,我们归纳了钙钛矿太阳能电池的基本工作原理和实验室制备方法。同时总结了此类电池现在存在的问题和未来发展方向。 关键词:光伏、钙钛矿、太阳能电池、光电转换效率 1.1背景介绍 随着现代化社会的高速发展,能源问题日益突出。目前经济发展所需要的能源大部分来自经地球几十万年存储下来的化石能源。根据中国科学院院士、中国科学院能源研究委员会副主任严陆光在武汉四中参加武汉百万市民科学活动时作出的估计,根据现在已探明的储量和消耗水平计算,化石能源中石油可用30至50年,天然气可用60至80年,煤炭可用时间稍微长一些,大约100至200年。同时由于化石能源的消耗造成的环境污染同样不容忽视。化石能源的燃烧会产生氮、硫氧化物,形成酸雨,破坏环境(如树林、动物大量死亡,估计被腐蚀等),产生得二氧化碳会形成温室效应,破坏生态平衡,同时会产生引发呼吸道疾病的细微粉尘。化石燃料的使用也是造成雾霾问题的一大原因。因此,寻找可替代的,清洁的能源已迫在眉睫。 太阳能是世界上最为丰富的能源之一。地球上一年的太阳照射产生的能量高达1.5×1018千瓦时。而我们正在大量使用的化石能源,其已探明储量,石油为1.75×1015千瓦时,煤炭为1.4×1015千瓦时,天然气为5.5×1015千瓦时。由此

太阳能电池发展前景

第二章太阳能电池的基本理论 2.1 半导体 半导体是导电性能介于金属与绝缘体之间的一种材料。在高纯度的半导体中材料中,电子和空穴的浓度相等,这样的半导体称为本征半导体。如果向其中加入某种杂质元素,若电子的浓度大于空穴的浓度,则称它为n型半导体,此时的电子成为多数载流子,空穴则为少数载流子。反之,可以形成p型半导体。 图2.1 半导体的能带图示意图 2.2 pn结及其能带结构 2.2.1 pn结 图2.2 (a)pn结简化结构图(b)理想均匀掺杂pn结的掺杂剖面如图2.2(b)所示,随着扩散运动的进行,在p区和n区的交界面p

2.2.2 pn 结的能带结构 当两块半导体结合形成pn 结时,按照费米能级的意义,电子将从费米能级高的n 区流向费米能级低的p 区,空穴从费米能级低的p 区流向费米能级高的n 区因此,E Fn 不断下降,E Fp 不断上升,直到E Fn = E Fp 为止。这时,pn 结中有统一的费米能级E F , pn 结处于平衡状态。其能带如图所示 图2.3 平衡pn 结的能带图(a)n 、p 型半导体能带(b)平衡pn 结能带图 事实上,E Fn 是随着n 区能带一起向下移动,E Fp 是随着p 区能带一起向上移动的。能带能移动的原因是pn 结空间电荷区存在内建电场的作用。随着内建电场(方向n→p )的增加,空间电荷区内电势V(x)(方向n→p )降低,而电子的势能-qV(x)由n 区向p 区升高,所以p 区的能带相对n 区上移,n 区的能带相对于p 区下移,直至费米能级处处相等时,能带才停止相对移动,pn 结达到平衡状态。 因此,pn 结中费米能级处处相等恰好标志了每一种载流子的扩散电流和漂移电流相互抵消,没有净电流通过pn 结。 这一结论也可从电流密度方程式中推出,电子电流密度和空穴电流密度分别如下: (式2-1) F n n dE J n dx =μ

太阳能电池的研究现状及发展

太阳能电池的研究现状及发展 【摘要】近年来随着人们对环境的重视,对新能源的需要变得越来越大,太阳能成为新型能源将被广泛应用。黄铁矿结构的二硫化铁(FeS2)是一种具有合适的禁带宽度(Eg≈0.95eV)和较高光吸收系数(当λ≤700nm时,α=5×105cm-1)的半导体材料,而且其组成元素在地球上储量丰富、无毒,有很好的环境相容性。因此,FeS2薄膜在光电子以及太阳能电池材料等方面有潜在的应用前景,受到人们的广泛关注。本文从不同制备方法所制备出的二硫化铁薄膜的研究结果,来分析二硫化铁薄膜的研究状况。 【关键词】能源;二硫化铁;制备方法;光电性能 1.引言 太阳能电池自1954年由诺贝尔实验室和RCA公司几位杰出的科学家发明问世以来,由于地球变暖现象的日益严重,世界各国对二氧化碳的排放量均采取严格的管制,再加上石油匮乏,40年后将消耗殆尽,其价格持续攀升,这些因素都促成了对代替能源的重视与需求,也激发了太阳能产业的蓬勃发展。 太阳是一座聚合核反应器,它一刻不停地向四周空间放射出巨大的能量。它的发射功率为3.865×1026J/S(相当于烧掉1.32×1016ton标准煤释放出来的能量)。地球大气表层所接收的能量仅是其中的22亿分之一,但是地球一年接收的太阳的总能量却是现在人类消耗能源的12000倍。另外,根据文献记载太阳的质量为1.989×1030kg,根据爱因斯坦相对论(E=mc2)可以计算出太阳上氢的含量足够维持800亿年。而由地质资料得出的地球年龄远远小于这个数字。因此可以说太阳能是取之不尽、用之不竭的[1-3] 2.太阳能电池 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流,而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。 2.1 太阳能电池发展 目前,太阳能电池产品是以半导体为主要材料的光吸收材料,在器件结构上则使用P型与N型半导体所形成的PN结产生的内电场,从而分离带负电荷的电子与带正电荷的空穴而产生电压。由于晶体硅材料与器件在技术的成熟度方面领先于其他半导体材料,最早期的太阳能电池极为晶体硅制成,直到近几年晶体硅太阳能电池仍有大约90%的市场占有率。除了技术与投资门槛较低以外,不用担心硅原料匮乏等都是造成其市场占有率高的主因。 在晶体硅太阳能电池之后,大约从1980年起开始有非晶硅薄膜太阳能电池

钙钛矿太阳能电池的机遇与挑战

钙钛矿太阳能电池的机遇与挑战 光伏电池组件来源:北极星太阳能光伏网 2019/9/11 13:40:18 “在新型太阳能电池中,钙钛矿太阳能电池是最有前景的。”9月10日下午,在智慧能源与绿色发展论坛上,上海科技大学教授宁志军分享了钙钛矿太阳能电池的机遇与挑战。 上海科技大学教授宁志军 专题链接:现场直播丨智慧能源与绿色发展论坛 以下为会议实录: 宁志军:非常荣幸与大家分享一下钙钛矿太阳能电池最近的进展以及我们实验室目前最新的研究。我的介绍分四个部分,第一是钙钛矿太阳能电池的现状,二是挑战,第三部分是我们最新研究进展,最后总结一下。 在5种新型太阳能电池中,钙钛矿太阳能电池是最有前景的。因为这个材料比较新,我还是给大家简单介绍材料的结构,主要是由阳离子、有机阳离子、无机3个组分组成。大家一般认为传统半导体材料要实现非常好的性质,就是高纯的晶体硅,而钙钛矿是目前唯一的溶液法就可以得到高质量的半导体。它具有非常好的半导体性质,比如载流子迁移率非常高、激子寿命长、缺陷浓度小、可见光区吸光度高,原料易得等。它的结构主要是两种,一个是正式结构,一个是反式结构,反式结构可以全部用无机的来做。 值得重视的是,钙钛矿电池还可以跟晶体硅电池做一个叠层电池,可以吸收800纳米以上的光。目前发表出来的文章电池效率达

25.2%,目前认证的最高效率是英国一家公司的28%。此外,大家很担心钙钛矿大面积制备的问题,现在这个问题也慢慢得到解决,日本东芝公司已具备了大面积制备的工艺。 下面分析一下钙钛矿太阳能电池的成本。钙钛矿电池的成本,基于这样一个结构,它是用导电玻璃在上面,再是金属电机的结构,计算下来总的成本,如果电池能达到20%的效率,它的成本大概控制到0.2美元以下,就是1块钱每瓦这样的水平。这里面主要成本来自导电玻璃这一块,本身材料很便宜,只占到14%左右的成本,钙钛矿不像晶体硅,非常薄,成本非常低。如果说导电玻璃大规模生产,钙钛矿电池成本可能继续进一步降低。进一步计算每度电的成本,如果效率20%的话,按目前成本计算,它的成本就在小于2毛钱每度电的水平上面。如果说后面效率进一步提高,它的成本可能会进一步降低。目前产业链这块,钙钛矿电池主要分为三个部分,包括原材料,包括碘化纤(音),还有ITO玻璃;组件制备,下游厂商进行电池发电贴膜、便携式电子设备。国外企业钙钛矿太阳能电池已经进入中级的阶段,国内领先的公司,如杭州纤纳光电,三个博士合伙人,在三年时间内把钙钛矿大规模组件从开始百分之六七左右很低的效率提高到17%这样的水平。还有江苏协鑫公司,他们计划1MW产线投产。国际企业包括日本东芝公司、松下公司等。松下今年发布新闻,他们组件已经通过标准稳定性的测试,在双85的条件下器件能够放置1000个小时,这个非常重要,1平方厘米效率突破20%,此外钙钛矿叠层,他们能做28%小规模组件的效率。根

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