高效CdTe太阳能电池性能的理论计算研究文献综述

 2021-10-25 09:10

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文 献 综 述能源自古以来都在推动着人类文明的进步,在如今,能否更好地开发和使用能源,关系着人类的命运,也关系着一个国家在国际上的地位和今后的走向,所以能源问题越来越受到各国的重视。

目前,人类主要使用的是煤炭、石油、天然气等的化学能源,化石能源支撑了人类近两个世纪的能源消耗,然而化石能源都是不可再生的能源,这对人类日后的发展就产生了限制[1],更重要的是,化石燃料使用时会产生大量的CO2,而〖CO〗_2会造成全球的温室效应,影响环境,危害地球的生态平衡,甚至最后会威胁到人类的生存。

因此解决能源问题是十分重要的。

如今,各国都在积极地开发利用可再生能源,主要包括潮汐能、氢能、太阳能等,其中太阳能因其获取简单[2],能量巨大并且具有清洁性和持久性所以受到了极大的重视[3]。

太阳能电池是利用光电转换原理运用材料的光生伏特效应将太阳能直接转换为电能,并且太阳能电池具有易于制备和安装,系统稳定性高等优点,近几十年来不断进行改进升级,已经形成了完整的产业链。

太阳能电池可以根据其发展历程分为三代:第一代是硅基太阳电池,此类电池虽然转化效率高但是成本也高;第二类是薄膜太阳电池,有砷化镓(GaAs),碲化镉(CdTe)等种类的薄膜太阳电池,此类电池不仅转化效率高,成本也相对于硅基太阳电池也较低;第三代是新型太阳电池,包括有机太阳电池、新型钙钛矿太阳电池。

在这些太阳电池中,CdTe太阳电池,由于其材料成本不高受到了极大的关注也是最早一批用于制备太阳电池的材料之一。

CdTe是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体,是直接带隙半导体材料,禁带宽度约为1.45eV,其禁带宽度非常接近太阳能转换材料最有禁带宽度值的理论计算值[4]。

CdTe具有较高的光吸收系数,可见光范围在104-105cm-1之间,同时,CdTe还具有很高的载流子寿命和迁移率以及一系列适合于制备太阳电池的特性,因此CdTe是一种极佳的光伏材料。

CdTe太阳电池主要特点有 成本较其他太阳电池较低,制备过程简单,并且材料和设备的成本低[5],产量相同的情况下其成本远低于晶硅电池[6,7]; 在太阳光较弱的情况下也有较强的发电量[8,9]; 制作过程中对环境污染远小于光伏电池生产过程中所产生的污染量[10]。

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