光伏技术回顾绿色可再生能源.docx

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1、光伏技术回顾，绿色可再生能源天然气、石油等不可再生能源资源有限，以及对核电的抵抗力日益增强，对保护争议和放射性废物中和的担忧引发了对安全、清洁和最重要的考虑因素的超越要求，可再生能源能源。光伏(PV)技术提出了类似的解决方案，并且以前已使用多年。起初，光伏发电用于卫星和飞机发电，后来用于家庭或工业公用事业。人口爆炸，尤其是在与国家电网无关的离网村庄地区尤其严重，是支持光伏技术发展的又一因素。PV电池作为工业/家庭应用的替代电源的实用性受到社会对当今发达生活水平的关注以及人类节省卢比的倾向的推动。与此同时，环境和人类健康也需要得到保护。它可以通过使用对环境友好的光伏技术产生的电力来获得，而不是使

2、用会产生对环境有害的气体的不可再生化石燃料。巨大的光伏潜力增加了对光伏系统连续性和行使以解决世界电力不足的研究兴趣。这些不仅影响了光伏电池效率的提高和能源成本的充分降低，还影响了新型光伏材料和新型光伏电池结构的生长。生产能力的提高和新的廉价光伏技术使这一发展在当前的能源生产情景中成为可能。目前，对于太阳能电池的未来发展，有许多有希望的替代品可供使用。太阳能电池系统的高成本/峰值功率阻碍了太阳能电池的商业化。此外，科学家们多年来一直在努力提高太阳能电池的性能、成本效益和可靠性，这仍然是一个大问题。因此，国家机构关于改善能源安全和多样性、减少温室气体排放和提高技术改进水平的政策目标在过去几年催生了

3、光伏技术。太阳能照明太阳是大部分能量的核心，它保护着这个星球上的生命，并产生必要的引力，使地球保持在一个几乎圆形的轨道上。它的质量为1.99x1030kg,半径为6.96x108m9。地球和太阳之间的距离，即R接近1.5x1011m。一个方便的表示承认太阳的形状是球形的，太阳辐射光谱靠近温度（表面）接近6000K的黑体H（氢）核聚变成He（氮）产生的能量负责维持表面温度。太阳的内部温度约为107K。由于内部温度非常高，表面会向各个方向照射EMW（电磁波）。当太阳辐射通过地球大气层进入时，光谱分布发生了很大变化。由于灰尘颗粒和其他分子的散射以及H20（蒸汽）、03或C02等各种气体的吸附，太阳光

4、的强度减弱了30%o空气质量（AM）由于太阳的不断重新排列和大气辐射路径的相关变化，减少的程度变化很大。通过表示空气质量数（AMm）可以简单地描述这些类型的效果。太阳和地表之间影响太阳光照强度和太阳辐射分布的空气质量称为空气质量。它是相对于天顶点穿过大气的辐射路径长度的比较（图1.2）;天顶点定义为900处的向上路径长度（垂直）并表示为AMU因此，AM1是太阳直接在头顶并穿过大气层时地球上太阳光和照度的分布。AMO是大气外辐射和光照强度的分布。气团0意味着在地球大气层之上以及天顶点。光伏电池在AM1.5处处理，与太阳成48.2。角从天顶点处理，温度为25。Co如果给定一个角度关于头顶位置，AM

5、取值AMrT1,在这个值中，空气质量数m表示为m=1cos,这样测量大气路径长度对应于路径太阳绝对在头顶时的长度。AM2是太阳在地平线正上方60.角时的阳光。最广泛使用的标准是1.5AM（角度0=48.2。）的太阳光谱分布。该标准允许对在不同地点处理的各种PV电池进行重要比较。温度为25oCo如果给定一个角度,关于头顶位置,AM取值AMm,在这个值中，空气质量数m表示为m=1COS,这样测量大气路径长度对应于路径太阳绝对在头顶时的长度。AM2是太阳在地平线正上方60.1角时的阳光。最广泛使用的标准是1.5AM（角度=48.2。）的太阳光谱分布。该标准允许对在不同地点处理的各种PV电池进行重要比

6、较。温度为25Co如果给定一个角度,关于头顶位置，AM取值AMm,在这个值中，空气质量数m表示为m=1cos,这样测量大气路径长度对应于路径太阳绝对在头顶时的长度。AM2是太阳在地平线正上方60.1角时的阳光。最广泛使用的标准是1.5AM（角度6=48.2。）的太阳光谱分布。该标准允许对在不同地点处理的各种PV电池进行重要比较。AM2是太阳在地平线正上方60.1角时的阳光。最广泛使用的标准是1.5AM（角度=48.2）的太阳光谱分布。该标准允许对在不同地点处理的各种PV电池进行重要比较。AM2是太阳在地平线正上方60.1角时的阳光。最广泛使用的标准是1.5AM（角度0=48.2）的太阳光谱分布

7、。该标准允许对在不同地点处理的各种PV电池进行重要比较。光伏电池（太阳能电池）PV电池的一个例子是pn结半导体，它通过PV效应（光伏效应）将太阳光直接转化为电能。无论光源是太阳照明还是人造光源，太阳能电池都被认为是感光的。太阳能电池的工作主要取决于以下步骤：1. 光子的吸收和电荷载流子的产生；2. 电子-空穴对(激子)的分离；3. 将载流子传输到PV电池的各个电极，然后将载流子提取到外部电路。光伏电池的起源：光伏电池技术的发展是为了制造廉价、高功率转换效率和环境稳定的光伏电池，这是传统能源发电的绝佳替代品。研究正在进行，以实现这些指导光伏电池制造中的新材料和新技术发明的最高目标。PV电池根据其

8、在商业中的出现顺序分为3个主要类别，称为世代。第一代该组中的PV电池通常由Si(硅)衬底构成。贝尔实验室于1954年生产出第一块硅光伏电池，其功率转换效率(PCE)为6%。最终，关于提高PCE和降低光伏电池成本的研究已经取得了巨大的成功。SiPV电池是所有PV电池中使用最广泛的，考虑到PV设备中的单晶太阳能电池，这些是最有效的。除此之外，硅是地球上最丰富的物质之一。这种类型的光伏电池是应用最广泛的太阳能电池，PCE最高可达28%o有3种类型的硅，用于第一代PV电池：非晶型硅(a-Si)、单晶型硅(c-Si)和多晶型硅(m-Si)。然而，c-Si并不具有成本效益，并且还与复杂的制造工艺有关。第二

9、代它也被称为薄膜光伏电池。为了降低现有基于硅的工程的制造成本，以提高材料的实用性，薄膜已成为大量研究的中心。第2代材料经过改进，可以降低光伏电池的生产成本，而不会影响其输出功率。有三种类型的材料被提名为第二代光伏电池的优秀候选材料，即非晶硅(氧化)(a-Si:H)、硫化镉(CdTe)和二硒化铜钢镇(CIGS)oCdTe和CIGS单电池的最高注册PCE分别为17%和20%。尽管薄膜光伏电池由于降低了成本和出色的效率而在第一代光伏电池上具有竞争优势，但它们几乎没有漏洞。构成第二代电池的许多材料都变得极为稀有，而且成本效益不高(In)或剧毒(Cd)。对于工业生产，这些光伏电池也需要新技术，这将有效地

10、增加生产成本。由于这些不便，已促使新一代的PV电池。第三代第三代太阳能电池在发展过程中结合了新的理论。这些理论是为了解决以上几代光伏电池面临的挑战，主要是第一代的生产成本高、毒性大以及第二代的材料可用性有限。这一新一代结合了量子点/有机/钙钛矿/聚合物/混合纳米聚合物/染料敏化(DSSC)光伏电池。有机光伏电池(OPV)使用聚合物作为替代无机半导体(即薄膜)的廉价材料。第三代是所有其他光伏电池后代中最具成本效益的。DSSC获得的PCE为11%,聚合物太阳能电池为8%。这表明OPV的PCE通常非常差。更远，OPV在工程上是不发达的技术，其扩展应用受到与其在不同环境条件下降解相关的各种稳定性问题的

11、限制。因此，OPV和DSSC相对较低，以使这些电池在商业业务中具有竞争力。在光伏工程师的不断努力下，Miyasaka在el.2006年。这种新型材料的注册PCE最高，为19.3%o这些混合光伏电池（如PSC）之所以被归类，是因为它们的吸收层基本上由有机金属物质组成。OPV和DSSC相对较低，使这些电池在商业业务中具有竞争力。在光伏工程师的不断努力下，MiyaSaka在el.2006年。这种新型材料的注册PCE最高，为19.3%。这些混合光伏电池（如PSC）之所以被归类，是因为它们的吸收层基本上由有机金属物质组成。OPV和DSSC相对较低，使这些电池在商业业务中具有竞争力。在光伏工程师的不断努力

12、下，Miyasaka在el.2006年。这种新型材料的注册PCE最高，为19.3%。这些混合光伏电池（如PSC）之所以被归类，是因为它们的吸收层基本上由有机金属物质组成。这项工作主要集中在有机无机钙钛矿上，也可以限于两种特定类型，称为FASnl3（甲眯碘化锡）和LaVO3（锐酸锂）。动机在今天的情况下，PSC被认为是混合光伏电池的优秀候选者，这归因于它们的低温处理、强光吸收、低非辐射复合率和低生产成本，以及它们利用多年增量的能力相关的DSSC和OPVo文献中的最新结果表明，需要气相和溶液沉积技术来生产用于Pb（铅）基钙钛矿的质量更好的薄膜和高PCE（15%）的光伏器件。然而，在使用CH3NH3

13、Pbl3（甲基碘化铅）的最有效太阳能电池中，铅的存在对于继续接受基于Pb的PSC用于商业应用是一个严重的问题，因为Pb是钙钛矿中的重要成分。这涉及对铅的无毒替代品的调查。锡（Sn）可以是Pb的可行替代品，因为它无毒且两种元素在元素周期表中属于同一族。锡基PSC的较高吸光度表明其性能与Pb的存在无关，并且还指出无毒和廉价光伏器件的PCE较高。文献给出的锡基钙钛矿的最大PCE为6.4%。研究目标即使是无铅PSC与基于Pb的PSC相比也是无毒的，但它们仍不能直接用于替代PbPSC。这是因为它们的PCE较低，这使得基于锡的PSC不如基于Pb的PSC器件具有仿真性。因此，锡PSC需要提高效率，然后才能用

14、于工业/家用发电。因此，这项工作的作用是发掘可以增加锡钙钛矿的PCE的方法。将使用数值模拟技术来研究锡PSC的性能，这些性能取决于其性能提升。我们的研究基于以下主要目标： 生成卤化锡钙铁矿电池的平面结构 根据我们开发的结构重新生成实验结果 校准层间特性对光伏器件的影响 提高所取得结果的PCE（设备优化）研究方法论本研究中使用的方法是纯粹的计算建模。获得的结果将与先前文献中发表的实验结果进行分析25。将努力优化光子吸收层的厚度，以提高器件的性能。使用称为太阳能电池电容模拟器（SCAPS）的模拟软件进行建模。它是比利时根特大学生产的一维仿真软件。它用于预测与吸收剂和电子传输材料的包容性相关的PSC性能的变化。将确定吸收层的优化值。由于钙钛矿层的载流子（电子和空穴）的扩散长度非常短(30nm),正如活性层中产生的载流子的复合限制所暗示的那样，如果钙钛矿厚度大于扩散长度。在那种情况下，载流子在各自的电极处被提取之前重新组合。这说明了载波损失，因此功率转换效率低。通过降低钙钛矿层的厚度，可以减少不希望的复合影响。此外，将计算各种电池参数。它们结合了PCE(T)、填充因子(FF)、短路电流密度(JSC)和开路输出电压(Voc)o