太阳能光伏发_电姚建曦.ppt

面临的问题： 单晶硅 24.7% 多晶硅 19.8% 非晶硅 21.0% 转换效率低 世界最高效率 单晶硅 20.3% 多晶硅 14.5% 非晶硅 11.4% 我国最高效率 缺乏具有自主知识产权的核心技术 高技术环节部分大部分依赖进口 太阳能电池关键材料的设计、制备以及太阳能电池组件的组装方面同世界先进水平还有较大的差距。 四、光伏发电现状及发展 按照所用材料的不同： 硅太阳能电池： 光电转化效率高，成本高，制备工艺复杂！ 单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，而要想大幅度降低其成本是非常困难的 砷化镓、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池： 镉：剧毒。铟、硒：稀有元素 功能高分子材料制备的大阳能电池： 处于研发初期、转化效率低、使用寿命短 太阳能电池分类 四、光伏发电现状及发展 1. 染料敏化太阳能电池 工艺简单、性能稳定 制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10 寿命能达到20年以上 优点： 问题： B. O’Regan, M. Gr?tzel Nature 1991, 353, 737 最大光电转换效率达11％，但只有Gr?tzel 电池能达到 电子在薄膜中传输时，很容易受到纳米粒子之间晶界的阻碍而影响其传输 多孔纳米晶TiO2薄膜的表面缺陷的数目相当可观 核心仍是电极材料问题 微米尺度且无晶界阻碍作用的多孔薄膜 Gr?tzel改善敏化染料吸收范围后，光电转换效率也未得到明显提高 四、光伏发电现状及发展 纳米TiO2 薄膜极材料 Scanning electron micrograph of the surface of a mesoporous anatase film prepared from a hydrothermally processed TiO2 colloid. The exposed surface planes have mainly {101} orientation. Porosity: 50%. Average pore size :15nm; 制备方法： 溶胶凝胶法； 水热反应法； 溅射法； 醇盐水解法； 溅射沉积法； 等离子喷涂法； 丝网印刷法等 微观结构 （孔径 气孔率） Ref： O’Regan B.and Gr?tzel M., Nature, 1991,353,737 T. Yoko et.al. Mater Res Bull 39, 2137 (2004) K. Kajihara et. al. J. Am. Ceram. Soc. 81, 2670 (1998) 粉末烧结法 溶胶凝胶过程中加入聚合物 优点： 相对大的比表面积、微米尺度的孔； 缺点： 仍旧无法避免粒子之间的晶界位阻； 到目前为止关于无晶界TiO2薄膜的制备的研究仍旧很少 四、光伏发电现状及发展 对关键电极材料的孔隙、界面及能带结构进行设计； 材料生长的热力学和动力学研究； 材料定向合成； 开展电极表面和界面上能量转换过程的原位研究； 研究了太阳能电池中电子、空穴传输过程。 1. 染料敏化太阳能电池 无晶界太阳能电池电极AFM照片 热处理 含有聚合物单体 相分离结构产生 形成多孔结构 加 热 单体聚合 薄膜厚度为5μm，光电转换效率7％ 薄膜厚度为1μm，光电转换效率4％ 目前通常在10 μm以上 目前该种结构的薄膜尚未见报道 四、光伏发电现状及发展 中科院等离子体物理研究所、化学所、物理所 1、其中小面积电池（0.2cm2）光电转换效率达8.95% 2、单片电池（4?0.75cm2）光电转换效率达7.7% 3、大面积（从10cm×10cm到15cm×20cm）电池，其光电转换效率达5%以上 4. 合成了一种新型的具有单碘离子输运特性的有机加成化合物固态电解质，研制的固态复合电解质纳晶染料敏化太阳能电池效率达到了5.48% 四、光伏发电现状及发展 德、美、日等政府具体政策与激励方式 四、光伏发电现状及发展 太阳能发电的前景和展望 从长远看，太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。根据欧洲JRC的预测，到2030年可再生能源在总能源结构中占到30％以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中达到10%以上；2040年可再生能源占总能耗50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末可再生能源在能源结构中占到80％以上，太阳能发电占到60％以上，显示出重要战略地位。 四、光伏发电现状及发展 光伏发电装机预测/GWp 2004年欧盟联合研究中心预测 四、光伏发电现状及发展