科学智库--钙钛矿太阳能电池国际发展态势分析

钙钛矿太阳能电池国际发展态势分析

出版日期：2015-06 ISBN：978-7-03-044422-6 丛书：国际科学技术前沿报告中图法分类：N1

内容提要

高效低成本太阳能电池是太阳能技术研究的前沿，受到全世界的关注与重视。2013年以来，以钙钛矿相有机金属卤化物（CH₃NH₃PbX₃（X=Cl，Br，I））作为吸光材料的薄膜太阳能电池因其制备工艺简单、成本低廉、能量回报周期短，以及光电转换效率高等优点引起学术界的高度关注，相关主题SCI发文量、引文量，以及参与研究的国家和机构数量呈现爆发式增长态势。虽然钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells，PSCs）研究历史很短，但其光电转换效率上升速度却十分惊人，2009年才首次制成PSCs，在短短几年时间里效率已迅速达到20.1%，超过了非晶硅、染料敏化、有机太阳能电池等新一代薄膜电池历经十多年研究的成果，成为最快突破20%转换效率的太阳能电池类型。这一效率的演变使得PSCs被Science评为2013年十大科学突破之一。

为了进一步提升效率，获得实际应用，PSCs的工作机制、新材料、温和制备工艺和稳定性是研究者们最为关注的研究方向。解决这些问题，对PSCs今后的发展起着指导和借鉴作用。本报告综合利用论文定量计量分析和文献资料定性调研方法对美国、欧洲、日本、韩国等领先国家/地区在钙钛矿太阳能电池的项目部署情况、领先机构和科学家进行了介绍，并对国内外PSCs在工作机制研究、结构工程设计、新材料开发、温和制备工艺和提高稳定性等方面的研究进展进行了总结和分析，最后对未来的研究工作重点进行了展望，包括以下几个方面。

（1）彻底弄清PSCs光生载流子的产生，电子、空穴的扩散、漂移、传输和复合等工作机制。解决关于钙钛矿材料强吸光能力的微观机理、光生载流子产生机理、高效能量转换的主导机理，以及电子/空穴输运通道与机理等关键科学问题。

（2）探索新的性能稳定、无污染的吸光材料。

（3）研究价格低廉的传输材料。

（4）开发新型结构的PSCs。

（5）从制备工艺上进一步降低PSCs的成本。