首页%华美注册%首页,主要以多晶硅、单晶硅电池为代表,目前技术成熟度、光电转换效率和商业化程度均相对较高,在光伏市场占据主导地位。 目前,晶硅电池的实验室转换效率越来越接近其理论效率极限29.4% ,技术成熟度和产业链都已经高度成熟,继续提升的空间有限。
第二代多元化合物薄膜电池,主要包括砷化镓(GaAs)等类型的太阳能电池。这类电池原材料消耗低、质量更轻、活性材料灵活性高,可以满足多种不同应用需求。但由于这类电池使用的部分活性材料具有毒性或储量稀少,目前无法作为大规模量产技术。
第三代新型电池,主要包括以钙钛矿太阳能电池为主的新型电池。这类电池具备原料无毒、储量丰富、成本低、工艺简单且可柔性制备等多重优点。其中单结钙钛矿太阳能电池的理论转换效率达33%,与晶硅电池组成叠层电池后,转换效率还将进一步提升,未来发展前景广阔。 目前行业大多仍处于中试线阶段,部分领先企业将陆续启动 GW 级产线建设。
因其光电转换层使用钙钛矿结构的材料而得名,指通用化学式为 ABX3的一类材料。在ABX3晶体中,BX6构成正八面体,BX6之间通过共用顶点X连接,构成三维骨架,A 嵌入八面体间隙中使晶体结构得以稳定。其中A为大半径的一价阳离子(如甲胺阳离子MA+、甲脒阳离子FA+、铯离子Cs+等),B为小半径的二价阳离子(如亚铅离子Pb2+、亚锡离子Sn2+、亚锗离子Ge2+等),X 通常为卤素阴离子(如氟离子F-,氯离子Cl-,溴离子Br-,碘离子I-等)。常见的钙钛矿材料主要有FAPbI3、MAPbI3等。
单结钙钛矿电池最大理论转换效率为33%。钙钛矿材料带隙根据组分的不同可在一定范围内调节,理论极限效率可达 33%,接近单结电池理论转换效率极限 33.7%(对应理想带隙 1.34eV),高于晶硅的理论极限 29.4%。
多结电池组成的叠层电池可以进一步提升转换效率。以双结电池为例,通常选择宽带隙的材料作为顶电池,窄带隙材料为底电池。叠层电池光谱响应范围更宽,拥有更高的转换效率,双结、三结电池的理论转换效率分别可以达到45%、49%。
钙钛矿材料稳定性较差,易发生分解。钙钛矿材料常使用在潮湿、高温、光照紫外线等 因素的环境下,在此类环境中,材料稳定性较差,容易发生分解,导致材料内部结构发生变化,最终使钙钛矿太阳电池的光电转换效率不断下降。
相比其他类型的光伏电池,随着电池面积增大,钙钛矿电池转换效率下滑幅度更明显。
由于钙钛矿材料的结晶时间很短,通常情况下工艺窗口期仅几秒钟,而制备大面积钙钛 矿电池需要更长的涂布时间,结晶的均匀程度将难以控制。结晶过程中,若出现一个坏 点都将影响整块电池的转换效率。因此钙钛矿层的涂布过程,对生产设备和工艺的稳定 性提出了较高的要求。
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