能源危机下的太阳能电池研究与产业.pdf

现代化社会 人均消耗能源大幅增加 能源危机、汽油连续涨价 资源日渐枯竭 中国资源枯竭城市达44个 环境严重污染 气候变化无常 自然灾害频发 人类何去何从？ 人类何去何从？ 手段与对策 手段与对策 倡导低碳生活减少CO2的排放量 注意节能环保 发展绿色产业 可再生资源的重复利用 风力发电 光伏产业-太阳能电池 主要常规能源储量预测 主要常规能源储量预测 我国几种可再生能源量和发电潜力 太阳能是人类取之不尽用之不竭 太阳能是人类取之不尽用之不竭 的可再生清洁能源 的可再生清洁能源 地球每天接收的太阳能，相当于整个世界 一年所消耗的总能量的200倍。太阳每秒发 出的能量就大约相当于1.3亿亿吨标准煤完 全燃烧时所释放出的全部热量。 包括风能、海洋能等，都是太阳能的子孙、 都是太阳能转换而成。 太阳能电池发展瓶颈 转换效率 稳定性 成本 为了解决这些问题，我们从基本物理问题开始阐述….. 太阳光谱图 太阳光谱图 UV Visible Infrared 48% 48% 太阳电池分类 技术成熟程度（三代电池）： 1) 晶硅电池： 单晶硅，多晶硅 2) 薄膜电池： a-Si，CIGS，CdTe，球形电池 多晶硅薄膜， Grātzel，有机电池 染料敏化电池 3) 新概念电池 新概念电池（第三代电池） ◆中间带隙(或亚带隙，或杂质带)电池 ◆带隙递变迭层电池 ◆上、下转换器电池 ◆偶极子天线电池 ◆量子点、量子阱电池 ◆热载流子电池 有机太阳电池(第二代) 工作原理: 有机半导体产 生的电子和空穴束缚在 激子之中, 电子和空穴在 界面( 电极和导电聚合物 的结合处)上分离。 研究进展: 美国加州伯克利分校科学家在2002年利 用塑料纳米技术研制出第一代塑料太阳能电池，可 以安装在一系列便携式设备及可穿戴式电子设备上。 提供0．7V的电压。 特点：价格低、易成型，通过化学修饰调控性能 染料敏化太阳电池（DSSC） 染料敏化太阳电池（DSSC） （第二代） （第二代） 什么是染料敏化太阳电池？ 什么是染料敏化太阳电池？ 全称为“染料敏化纳米薄膜太阳电池 ” 模拟自然界中的光合作用原理 采用吸附染料的纳米多孔二氧化钛半导体 膜作为光阳极，并选用适当的氧化－还原 电解质，用镀铂的导电玻璃作为光阴极， 只要太阳光一照到电池上，它就会源源不 断的开始发电了。 染料敏化太阳电池的工作原理 染料敏化太阳电池的工作原理 整个循环过程中，只要有太阳光，并且与外电路接 通，就能持续不断地将太阳能转换成电荷运动的电能。 工作原理：当染料分子吸收太阳光后，电子开始变得 活跃，并脱离原先的基态，与二氧化钛发生氧化反 应，电子很快跑到表面被电极收集，通向外电路；而 从另一端电极返回的电子被电解质中的离子捕获，送 还给被氧化的染料分子，使其重新回复到基态，这就 完成电子的输运循环过程。 染料敏化太阳电池（DSSC ） 染料敏化太阳电池（DSSC ） 电池结构 阳极：染料敏化半导体薄膜