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钙钛矿太阳能电池优缺点分析

来源:宝鄂实业    2019-09-10 16:55    点击量:
 
钙钛矿太阳能电池优缺点
 
这是因为:
 
钙钛矿电池的优势:
 
转换效率发展速度快——6年时间从3.8%升到20.3%,而2013年11月美国科学家在最新研究中发现,新式钙钛太阳能电池的转化效率或可高达50%,为目前市场上太阳能电池转化效率的2倍,这说明了它还有很大的发展潜力; 电池制作工艺简单——实验室中常采用液相沉积、气相沉积工艺、液相/气相混合沉积工艺;
 
电池发电成本低——甚至有可能会比火力发电还低;
 
建筑一体化潜力——钙钛矿型电池属于薄膜电池,目前主要就是沉积在玻璃上,还可以通过控制各层材料的厚度和材质来实现不同程度的透明度,当然效率也会降低,不过这类应用是值得尝试的。例如牛津大学的实验室已经可以做出半透光(灰褐色)的电池。如果将采光与发电融为一体的太阳能电池开发顺利,有望成为高楼大厦幕墙装饰、车辆有色玻璃贴膜等的替代品。
 
 
二钙钛矿电池的劣势:
 
材料有毒——钙钛矿电池材料含有铅,不过铅跟其他类型电池含有的砷、镓、碲、镉相比,简直就是小巫见大巫。而美国西北大学也已研发出一种用锡代替铅的钙钛矿太阳能电池,不过这种电池的转换效率还只有6%,而且材料非常不稳定,目前处于研发初级阶段;
 
材料不稳定——钙钛矿中的铅容易氧化使碘挥发,且当晶体遇湿时则易分解。如果我们使用钙钛矿电池发电,它很有可能分解渗出流到屋顶或土壤中;
 
电池寿命不长——目前,寿命最长的钙钛矿太阳能电池可达到1000小时,由华中科技大学和洛桑联邦理工学院合作研发。而传统晶硅电池寿命一般可达到25年,比钙钛矿电池长得多。钙钛矿太阳能电池由有机分子和无机元素混合制成,能像常见的硅基太阳能电池一样捕获太阳光并转化成电,但钙钛矿光伏器件比硅更容易制造于柔性基板上。目前,市场上为绝大多数设备和家庭供电的多晶硅太阳能电池转化效率在10%—20%之间。虽然最纯净硅太阳能电池效率能达到25%,但造价异常昂贵。
 
钙钛矿太阳能电池取得如此成就有赖于一种新的方法,它将两种钙钛矿太阳能电池材料组合在一起。研究人员描述说,新方法制造出来的太阳能电池结构有点像汽车道路,石墨烯气凝胶像坚固的碎石底层那样起到基础稳固作用,两个钙钛矿层像沉积在其上的更细的砾石层和砂层,六方氮化硼层能允许两种钙钛矿材料一起工作,而氮化镓层就像用于道路顶部的沥青层。每一种轮流吸收太阳光中的不同波长或颜色,进而融合成几乎能吸收整个可见光光谱的“分级带隙”太阳能电池。此前尝试合并两种钙钛矿材料失败的原因,是由于彼此降低了对方的电子性能,而新方法成功解决了这个难题。

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