新型太阳能电池发展姓名：学号：指导老师：摘 要： 太阳能电池发电是解决目前能源问题，促进社会经济及环境健康发展的重要途径之一。 目前，在市场占主导地位的硅基太阳能电池发电成本还不能和传统化石能源竞争。 在此背景下， 致力于高效率低成本的新型太阳能电池研究空前活跃。目前发展起来的有多结叠层太阳能电池、中间带太阳能电池、多激子产生太阳能电池、 热载流子太阳能电池和热光伏太阳能电池，以及新型钙钛矿太阳能电池。这些被称为第三代太阳能电池主要以超高效率、薄膜化、低成本为目标。关键词： 太阳能电池，多结叠层，钙钛矿，量子点，多激子产生一、引言太阳能电池 ( solar cell , SC) 是一种可以直接将太阳光转换成电能的光电器件, 具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。 自从第一块硅单晶p-n 结 SC 于 1954 年在贝尔实验室问世[1] , 半个多世纪以来，人们对 SC 的研究经久不衰。迄今为止 ,已使用多种材料的单晶、多晶、无定形和薄膜形式制造出各种器件结构的太阳能电池。但研究人员对器件性能的优化以及新材料和新结构电池的探索时刻没有停止 , 并且一直受到人们的热切关注。2001 年, Green[2] 提出把太阳能电池的发展过程划分为3 个阶段 , 其中第一代体硅太阳能电池 ( 单晶 Si 和多晶 Si) 和第二代薄膜太阳能电池 ( 非晶 Si , GaAs , CdTe, CIGS 等) 都是单结电池 , 已基本实现了商品化。第三代太阳能电池除了继续保持薄膜化并采用丰富、无毒的原材料外, 最大的特点就是具有更高的光电转换效率。如果我们取太阳表面温度为6000K , 电池温度为 300K,根据卡诺定理 , 可得电池能量转换的热力学极限效率为95 %；但是 Shockley 和 Queisser[3] 通过细致平衡极限原理计算得出, 理想单结太阳能电池的效率是材料带隙能量( Eg) 的函数 , 当 Eg≈1.3eV 时 ,1 sun 照射下的极限效率 ( 也称 S-Q 极限) 仅为 31 %, 全聚光 (46200suns) 下的极限效率为 40%。二者相差如此之大 , 原因是电池在吸收太阳光并转化成电能的过程中, 各种方式导致的能量损失最终限制了它的效率。能量损失的内部原因主要有以下3 方面： (1) 太阳光谱中能量 (h ν ) 小于 Eg 的光子不能被吸收 , 从电池中透过； (2) 能量大于Eg 的光子被吸收后激发出热载流子( 电子和空穴 ), 超过 Eg 的那部分能量 ( hν - Eg) 很快都以热能的形式释放掉了；(3) 光生载...
