【摘要】：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池自有報(bào)道以來,其光電轉(zhuǎn)化效率得到了飛速的提升,目前實(shí)驗(yàn)室器件的光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)高達(dá)24.2%,可以與商業(yè)化的太陽(yáng)能電池技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)。與此同時(shí),其實(shí)驗(yàn)室器件的穩(wěn)定性研究也取得了諸多進(jìn)展。為了進(jìn)一步探索鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在戶外實(shí)際工作環(huán)境中的穩(wěn)定性,本文提出了一種采用熱熔膠薄膜封裝鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法并在戶外條件下完成了超過2000小時(shí)的穩(wěn)定性測(cè)試,主要內(nèi)容包括:(1)介紹了基于三層介孔膜和印刷工藝制備的可印刷鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備工藝,并研究了可印刷介觀鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在未封裝條件下的穩(wěn)定性,主要研究了空氣中水分對(duì)器件材料降解的影響。(2)對(duì)比多種封裝結(jié)構(gòu)、封裝材料以及封裝工藝對(duì)器件性能的影響,篩選出采用全封裝式結(jié)構(gòu)和聚氨酯熱熔膠薄膜對(duì)可印刷介觀鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的封裝方法。(3)基于采用聚氨酯薄膜封裝的可印刷介觀鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,完成了多種條件下的穩(wěn)定性測(cè)試,主要包括熱穩(wěn)定性測(cè)測(cè)試(85℃)、冷熱循環(huán)測(cè)試(-40~85℃)以及戶外穩(wěn)定性測(cè)試。其中,封裝的大面積(100 cm~2)可印刷介觀鈣鈦礦太陽(yáng)能電池模組,在戶外工作了2136個(gè)小時(shí)后,能保持初始效率的97.52%。本文通過對(duì)可印刷鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的封裝工藝及其穩(wěn)定性進(jìn)行研究,提供了一種能夠提高器件戶外工作穩(wěn)定性的封裝方案。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM914.4
【圖文】：

1.1 研究背景一直以來，人類社會(huì)都在飛速的向前發(fā)展，各領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)都在不斷的進(jìn)步技術(shù)的更新給人類物質(zhì)生活帶來了提升，而物質(zhì)生活的提升是需要有能源作為底層支撐的，所以人類的生存與發(fā)展都和能源有密切關(guān)系。隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及人口的不斷增長(zhǎng)，世界的能源消費(fèi)量也在不斷的增加。在目前所有的能源供給中，傳統(tǒng)的化石燃料三巨頭（煤炭、石油和天然氣）依舊是全球能源消費(fèi)的前三強(qiáng)，并且占據(jù)了總消費(fèi)量的 80%以上，圖 1-1 為英國(guó)石油公司（BP）在 2018 年 7 月發(fā)布的《世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》[1]。但是，由于化石能源存量有限，不斷增長(zhǎng)的能源需求與日趨減少的化石能源儲(chǔ)存量之間充滿了矛盾，這是所謂的能源危機(jī)。

效應(yīng)的主要原因。面對(duì)日益減少的化石能源儲(chǔ)備以及愈加惡劣的環(huán)境污染等問題時(shí)，構(gòu)成為了目前急需解決的問題唯一辦法。在目前所有的能源消費(fèi)中，雖然只占到了 3.6%[1]，但是由于可再生能源有著取之不盡、用之不小等優(yōu)點(diǎn)，所以在面對(duì)全球能源危機(jī)與環(huán)境污染的問題，可再生能源能源危機(jī)時(shí)最有可能的出路。再生能源指的是具有自我恢復(fù)原有特性，并可持續(xù)利用的一次能源陽(yáng)能、生物質(zhì)能、潮汐能以及地?zé)崮艿�。圖 1-2 為歐洲聯(lián)合研究中來 100 年的能源需求總量和供給結(jié)構(gòu)變化做出預(yù)測(cè)。人類對(duì)于能源間的推移而不斷增加，而在能源供應(yīng)方面，化石能源的消費(fèi)總量將于現(xiàn)拐點(diǎn)，可再生能源的供給比重在往后的幾十年中將不斷上升，其中源供應(yīng)中的占據(jù)主導(dǎo)地位。

圖 1-3 各種太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程（一）疊層太陽(yáng)能電池上圖中紫色標(biāo)記的即為疊層太陽(yáng)能電池，其光電轉(zhuǎn)化效率最高，位于圖片的最上面。疊層太陽(yáng)能電池，顧名思義就是由多個(gè) p-n 結(jié)堆疊在一起形成一個(gè)完整的太陽(yáng)能電池。由于任何一個(gè)半導(dǎo)體材料的光電響應(yīng)光譜范圍都遠(yuǎn)小于太陽(yáng)光譜，所以只能利用一定范圍的太陽(yáng)光譜中光能轉(zhuǎn)換成電能，這從根本上制約了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率進(jìn)一步提升。因此，可以將具有不同禁帶寬度的半導(dǎo)體材料疊加在一起，使其分別吸收不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)光，這樣就可以提高太陽(yáng)能電池對(duì)于不同波長(zhǎng)太陽(yáng)光的利用效率，從而有效地提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。目前主要的疊層太陽(yáng)能電池有: GaInP/Ga(In)As/Ge, AI-GaAs/GaAs, GaInP/GaAs 和 GaInP/GaInAs 等[11, 12, 13]。疊層太陽(yáng)能電池的優(yōu)點(diǎn)就是光電轉(zhuǎn)化效率高[14]，但是其缺點(diǎn)也十分明顯，那就

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本文編號(hào)：2798631