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论文写作模式-非硅基太阳能电池及其研究进展

2021-07-07 12:51:45
作者:杭州千明

论文知识案例-非硅基太阳能电池及其研究进展

  由于人类社会的快速发展,传统化石燃料的短缺,使新能源的研发迫在眉睫,而传统单晶硅电池光电转换效率提升之路越来越窄,每提升0.1%的效率就是对一座光伏界珠峰的征服,而新型太阳能电池的研发却还存在很大的空间,甚至一些新型太阳能电池的转换效率已经呈现赶超单晶硅太阳能电池的趋势。所以本文将浅析几款新型太阳能电池及其研究进展。

  环境污染和化石燃料的减少是人类如今面临的两大难题,有关研究表明化石燃料将会枯竭在100年后,现如今过分使用化石燃料已经对我们生存的环境造成难以恢复的损伤,燃烧化石燃料产生的二氧化碳造成了严重的温室效应,冰川融化,海平面上升,很多生物因此濒临灭绝,全球灾难性气候频发。还有其他燃烧气体形成的酸雨等,已经严重危害到人类的生产生活。化石燃料已经难以维持人类社会的可持续发展。所以,绿色、清洁、可再生能源就成为了人们寻找的方向。而其中的太阳能就是一种取之不尽、用之不竭的绿色、无污染能源,最有可能成为未来能源供应的方式。太阳每时每刻都在向地球发送着能量,并且这种能量是取之不尽,用之不竭的。如果仅仅将太阳发射到地球的总辐射功率换算成电功率,可以高达1.77×1012千瓦,比目前全世界平均消费电力还要大数亿倍。(1)怎样高效、无污染、低成本地利用太阳能,是人们一直关注的问题。于是各种将太阳能转变成电能的太阳能电池便应运而生。

  1.1.2单晶硅太阳能电池发展现状

  首先出现的是单晶硅太阳能电池。单晶硅太阳能电池是研究最早的,具有最为成熟的技术,应用最为广泛,在大规模工业生产中占据主导的地位,在太阳能电池中转换效率是最高的,普遍能达到15%-18%,甚至能达到20%。图1是晶体硅太阳能电池的制造过程

  图1单晶硅太阳能电池的制造过程

  其中生产单晶硅材料要经过以下的工艺过程:硅矿石-冶金级硅-工业硅-粗硅-提纯多晶硅-拉制单晶硅-硅片加工切割(2)

  硅主要以SiO2形式在石英和砂子中存在。制备硅主要是用碳还原石英砂而成为冶金硅(MG-Si)在电弧炉中。该过程能量消耗很高,约为13-14kwh/kg,这样被还原生产出来的硅约有98%-99%的纯度。而大部分的冶金硅被用在了制铁和制铝工业。很小部分被用于半导体行业,而且还要进行高度提纯。对制备工艺要求很高。这就大大提高了单晶硅太阳能电池的成本。还值得注意的是单晶硅电池具有强光发电的特性,在实际使用中还需要考虑与阳光的合理设计,才能有较高的光电转换率。所以高额的生产成本和强光发电的特性也造成单晶硅太阳能电池设计使用的限制,使其难以大范围推广应用。所以接下来本文将简单介绍了非晶硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池、染料敏化薄膜太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等几种高光电转换率,低成本的新型太阳能电池的结构、制作方法、优缺点及研究进展等。

  第二章硅基薄膜太阳能电池

  2.1非晶硅薄膜太阳能电池

  硅基薄膜太阳能电池是新型太阳能电池中重要的一员,其中非晶硅、多晶硅、微晶硅薄膜太阳能电池都取得了不错的研究成果。下文将简单介绍非晶硅薄膜太阳能电池。

  2.1.1非晶硅薄膜太阳能电池简介

  非晶硅太阳电池是以玻璃,特种塑料,陶瓷,不锈钢为衬底的薄膜太阳电池,是目前公认为环保性能最好的太阳能电池。结构如图2所示。

  图2非晶硅太阳能电池结构示意图

  为减少串联的电阻,通常将TCO膜、非晶硅膜和铝电极膜用激光器分别切割成条状,如图3所示。子电池就是采用国际标准条宽约1cm,将各子电池用内部连接的方式串连起来,因此集成型电池的输出电流与每个子电池的电流相等,各个子电池的串联电压之和就为总输出电压。在实际应用中,可根据不同电流、电压的需要选择不同电池的结构和面积,制成合适的非晶硅太阳电池。(3)

  图3非晶硅太阳电池组件

  当太阳光照射到电池上时,光能被电池吸收产生光生电子—空穴对,在电池内建电场Vb的影响下,分离了光生电子和空穴,空穴发生漂移到P边,电子也发生漂移到了N边,光生电动势VL就形成了,内建电势Vb和VL相反,当|VL|=|Vb|时,平衡形成,IL=0,VL达到最大值,称为开路电压VOC;当外电路接通时,则形成最大光电流,称为短路电流ISC,此时VL=0;当负载加入外电路时,就维持某一光电压VL和光电流IL。其I-V特性曲线见图4 。

  图4I-V特性曲线图

  非晶硅太阳电池的转换效率定义为:η=(FF-JSC-VOC)/Pi=(Jm-Vm)/Pi

  Pi是光入射到电池上的总功率密度,JSC是短路电流密度,FF为电池的填充因子,VOC为开路电压,Jm,Vm分别是电池在最大输出功率密度下工作的电流密度和电压。目前,子电池的开路电压约在0.8V-0.9V之间,JSC达到13mA/cm2,FF在0.7-0.8之间,η达到12%以上。(3)

  2.1.2非晶硅薄膜太阳能电池制备方法

  制备方法:反溅射法、低压化学气相沉积法(LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)和热丝化学气相沉积法(HWCVD)。

  2.1.3非晶硅薄膜太阳能电池优缺点

  非晶硅薄膜太阳能电池之所以被广泛关注有如下优点:(1)制造方式简单,在非晶硅薄膜制造的同时就可以制造pin结构,能耗少;(2)能够大批量生产;(3)非晶硅薄膜太阳能电池的衬底材料可为玻璃、陶瓷、不锈钢等价格低廉,薄膜材料是用硅烷等的辉光放电分解得到,原材料价格低,所以成本较低;(4)可以利用集成型结构,获得更高的输出电压和转换效率;

  虽然非晶硅薄膜是很好的电池材料但也存在很多问题:(1)材料本身存在光致衰退效应指非晶硅材料在阳光照射后开始的一段时间内转换效率下降的现象;(2)非晶硅材料吸收太阳波长的光谱有限,其光学禁带宽度为1.7eV,对太阳辐射长波区域不够敏感,限制了其光电转换效率;

  2.1.4非晶硅薄膜太阳能电池的研究进展

  由于非晶硅薄膜光学禁带较宽,为了充分吸收不同波长的太阳光,使用不同带隙的硅基薄膜太阳能电池组合,形成叠层结构。这样会有效的改善非晶硅太阳能电池对太阳光谱的利用,增加了对太阳长波区域的吸收。除此之外,还降低了顶电池的厚度,极大的改善了电池整体的稳定性。所以,硅基薄膜太阳能电池组合是国际上公认的硅基薄膜太阳能电池的下一代技术,是一种实现高效能,低成本太阳能电池的有效途径,是非晶硅薄膜太阳能电池的发展方向。

  如今,这种组合太阳能电池的底电池一般有两种硅锗合金电池和微晶硅电池,美国联合太阳能公司主要研究硅锗合金电池为底电池;而瑞士微技术研究所、德国余利希光伏研究所以及日本先进技术研究中心等利用的都是微晶硅底电池技术。表1为上诉研究机构的最新研究成果。

  表1国际硅基薄膜电池主要研究单位及成果

  随着国际上非晶硅薄膜太阳能电池的研究热潮,国内相关机构积极合作,联合攻克一道道难题,已经取得了不错的研究成果,有些成果甚至已经跨入了国际先进行列。小面积非晶硅和微晶硅组成的电池结构效率达到了11.8%,10cm×10cm组件的效率达到了10.5%,使用高频与高压耗尽技术在微晶硅薄膜沉积速率1.0nm/s以上时,单结的微晶硅电池效率达到了9.36%,这些成果是南开大学光电子薄膜器件与技术研究所取得的。除此之外,中国科学院半导体研究所在非晶硅薄膜太阳能电池材料稳定性方面,以及研究硅基薄膜生长和运输机理方面的科大研究院都取得了显著的成果。

  第三章非硅基薄膜太阳能电池

  3.1铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池

  3.1.1铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳膜电池简介

  CIGS薄膜太阳电池的吸收层是多晶Cu(In,Ga)Se2半导体薄膜材料,其结构如图5所示

  图5铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池结构

  普通的玻璃、不锈钢箔片,高分子聚合物等材料就可以作为这种电池的衬底,溅射沉积厚度约1μm的Mo薄层在衬底上作为该电池的背电极。Mo电极层的作用是不仅要保证与衬底间存在很好的附着力,还需要保持与背电极上的吸收层有稳定的欧姆接触,具备高的电导率和适合的结晶取向。然后沉积约2μm厚度的P型铜铟镓硒半导体薄膜作为光吸收层使用物理气相沉积(PVD)方法。使用化学水浴法沉积厚度约为50nm的n型缓冲层CdS、ZnS。在缓冲层上沉积50nm厚的本征i-ZnO和300至500nm厚的ZnO掺杂Al透明导电膜作为窗口层分别采用射频和直流磁控溅射的方法,其中ZnO中的掺杂还可以是Ga,B等III族元素,使用不同的掺杂元素和掺杂量会对窗口层的电导率和光透过率造成影响。CIGS薄膜太阳能电池的核心是P型铜铟镓硒和n型硫化镉(CdS)及高阻n型氧化锌(ZnO)。一直的现在,CIGS薄膜太阳能电池的实验室效率已经超越了20%,但这种经典的电池结构还被沿用。(4)

  3.1.2铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池优缺点

  铜铟镓硒这种材料具有转换效率高、性能稳定、有很强的抗辐射能力等优点,所以也被光伏界一再关注,有可能成为新一代的高性价比的太阳能电池。CIGS薄膜太阳能电池具有以下特点:(1)优秀的光电转换效率,目前CIGS薄膜太阳能电池实验室效率已经突破20%,已经接近了晶硅太阳能电池的光电转换效率。CIGS薄膜太阳能电池组件在商业化生产中的转换效率也达到了14%,在所有薄膜太阳能电池研究领域中处于领先的地位。(2)成本低,材料消耗少。CIGS薄膜太阳能电池多以普通的玻璃、不锈钢箔片,高分子聚合物等材料作为衬底,材料成本低,工艺简单。还允许使用卷带方式连续化沉积,更有利于其成本的下降(3)CIGS薄膜太阳能电池的稳定性更好,没有非晶硅薄膜太阳能电池存在的光致衰退现象。(4)能量偿还期短,在其发电后,只需要1.5到2年的时间就可以偿还用电,适于大批量生产应用。(5)(5)抗辐射能力强,比较适合空间应用。(6)因其衬底的绝缘特性,比起金属衬底材料在其表面镀绝缘层更适合单片的集成,所以该材料在单片集成的领域能更好的应用。这些优势令CIGS薄膜太阳能电池在各个领域都有很好的应用前景。

  同样CIGS薄膜太阳能电池也存在不足之处:(1)材料的性质易变。(2)CIGS薄膜太阳能电池中存在CdS,少量镉这种重金属元素的存在使这种电池不能真正成为绿色电源。(3)目前的制备方法都容易造成原材料的浪费。(4)硒为稀有元素

  3.1.3铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池研究及其进展

  铜铟镓硒薄膜太阳能电池的材料以及器件研究在发达国家比较成熟,光电转换率已经达到了20%,研究的总趋势是大面积组件的生产和量产化技术,无镉电池和柔性电池也是研究的热点。由于CIGS薄膜太阳能电池的吸光材料CIGS薄膜是一种多元化合物多晶半导体材料,所以其多元组的分配比和分布,以及恰当的晶相结构是电池制备的难点,由此产生了不同的制备方法,真空蒸发的一步法和先金属预制层后硒化的二步法。表2为部分发达国家CIGS薄膜制备的方法。

  表2全球CIGS薄膜太阳能电池组件技术指标

  传统CIGS薄膜太阳能电池由于含有少量重金属镉,使其不能成为真正的绿色污染太阳能电池。为解决这个问题,选用无镉材料代替电池缓冲层CdS是CIGS薄膜太阳能电池发展的必然趋势。目前所用的无镉缓冲层主要有ZnS、ZnSe、(Zn,Mg)O等元素周期表中相邻和相近的元素。美国相关研究机构研制的无镉CIGS薄膜太阳能电池光电转换效率已经达到了18.6%,日本的相关研究机构制作面积3456cm2组件,缓冲层采用Zn(O,S,OH)x材料,转换效率达到了13.4%。均为无镉CIGS薄膜太阳能电池的世界纪录。

  中国CIGS薄膜太阳能技术研究起始于20世纪80年代。南开大学在多方面技术资金支持下建立了“铜铟镓硒薄膜太阳能电池实验平台与中试基地”并在CIGS薄膜太阳能电池器件,材料的研究上及相应的技术工程领域取得了多项重大突破。在玻璃衬底,不锈钢和聚酰亚胺柔性衬底的CIGS薄膜太阳能电池中取得了巨大的研究进展(见表3)

  表3南开大学研制的铜铟镓硒薄膜太阳能电池及转换率

  3.2有机薄膜太阳能电池

  3.2.1有机薄膜太阳能电池简介

  有机薄膜太阳能电池凭借其本身材料的特殊在生产方面的低成本使其具有很大的优势。有机薄膜太阳能电池一般由两层有机半导体膜结合而成。单层结构主要有肖特基电池,双层结构主要有p-n异质结电池、P型和N型半导体网络互穿结构的体相异质结电池。

  有机薄膜太阳能电池的工作原理:

  在无机半导体材料中,原子的排列顺序一般是往复的,其原子形成晶体之后,原子的外层电子会有较大的重叠,这些重叠的电子就可以转移到其他的原子上,由原子的能带理论,这些可以自由移动的电子被叫做电子的共有化运动。而有机材料缺不相同,有机分子间存在的是范德华力,在这种力的作用下形成较为松散的非晶体薄膜材料。为了研究的方便,人们定义的最高占有分子轨道(HOMO)和最低占有分子轨道( LUMO)同无机材料中的价带(VB)和导带(CB)相似。如图6所示

  图6有机半导体材料电子能带示意图

  有机薄膜太阳能电池的工作原理是由供体和受体结合成的异质结活性层结构吸收可见光产生激子,激子在外加电场的作用下相互分离,分别向正负极移动而产生光电流。具体可分为几步:

  (1)激子的产生:有机材料中的光敏分子先吸收光子能量形成分子激发态,这种分子的激发态是由被束缚的空穴和电子对组成的,就叫做激子,激子的束缚能大约是0.3eV。(6)

  (2)激子的扩散:在浓度梯度的推动下激子被传输的异质结界面,传输过程中部分激子可能会复合而失去能量。

  (3)激子的分离:在异质结界面的激子形成束缚在一起的电荷转移态的激子被称为CT激子, CT激子在内建电场的驱动下分离形成自由电子和空穴。

  (4)载流子的收集:在电子受体层中,自由传输的电子被阴极收集。在电子给体层中,自由空穴被阳极收集。在外回路也就形成了电流和电压。

  有机薄膜太阳能电池的制作方法:现今,有机半导体膜的制作方法主要有真空技术,溶液处理成膜技术,单晶技术等。

  3.2.2有机薄膜太阳能电池优缺点

  有机薄膜太阳能电池的优点:

  (1)使用新型高分子材料,制造的仿叶绿素a极化膜能够依附在在导电高分子上,这就大大的提高了光电子的转化效率。

  (2)采用染料敏化某些物质,使更多的材料能够吸收可见光,使有机太阳能电池的原料更为丰富。

  (3)纳米分子技术在有机太阳能电池中被应用,设计制造出的纳米电容器更为匹配,能够更加及时的储存电能。电池表面使用纳米重覆盖技术得到了更多的优化

  (4有机太阳能电池制造工艺简单,适合大批量生产

  (5)有机太阳能电池还有毒性小的优势

  虽然有机太阳能电池存在很多优势但由于研发初期也不可避免的存在激子的结合能大,电子迁移率低,寿命短等缺点。

  3.2.3有机薄膜太阳能电池及其研究进展

  为了提高有机薄膜太阳能电池的转换效率,人们在不同的材料选择和器件结构上进行不断的探索和优化,典型的器件结构有三种:单异质结结构、体异质结结构、叠成结构。如图7所示

  (a)单异质结结构(b)叠层结构(c)体异质结结构

  图7有机太阳能电池的典型结构

  1986年C.W.Tang首次报道的有机太阳能电池就是单异质结结构,其转换率为1%左右。由于电子和空穴在两种材料中分别传递,大大减少了传输过程中载流子的复合,有效地提高了电池的效率。1993年,N.S.Sariciftci等人在双层结构中首次应用了聚合物,光电流增加了20倍以上,效率增加了一个数量级。除材料外人们对单异质结结构电池的器件也进行了不断的改进,发现C60做为受体,增加一层缓冲层对电池效率的提高有奇效。

  3.3染料敏化薄膜太阳能电池

  3.3.1染料敏化薄膜太阳能电池简介

  染料敏化薄膜太阳能电池(DSSC)模仿了植物光合作用的原理,是一种新型的光电化学电池,是人们在太阳能电池研发道路上发现的一种新工艺,新材料。其结构如图7所示

  图7染料敏化太阳能电池的基本结构(7

  染料敏化太阳能电池的基本原理:吸光的主要材料是染料分子,在染料分子吸收太阳光的能量时,电子被激发到高能带隙层,但这时电子处于的状态是一种不稳定的激发态,需要尽快传输到紧邻的染料分子导电层内,同时电解质中的电子进入到失去电子的染料分子中。在染料分子导电层中的电子经过外电路回到电极形成光电流。

  1991年瑞士洛桑高工(EPFL)的M.Gratzel教授领导的科研小组,利用联呲啶钌(Ⅱ)配合物染料和纳米多孔TiO2薄膜制备出染料敏化TiO2薄膜太阳能电池,转换效率为7.1%。自那以后DSSC一直被认为是新型太阳能电池最有力的竞争者。1993年,M.Gratzel等使其光电转换效率达到10%。此后,其光电转换效率一直没有提高,这期间研究者们主要研究其电解质固化问题,取得了比较大的进展。2005年M.Gratzel等使其光电转换效率达到了11.04%。2009年,G.N.Jung等利用丝网印刷法和化学气相沉积技术成功把碳纳米管应用到DSSC的电极中。(8)

  目前这种电池在实验室的转换效率最高是12%。面积约为100cm2的染料敏化TiO2薄膜太阳能电池光电转换效率已超过6.3%。已经制备成功效率接近6%的15cm×20cm的电池组件,并组装成45cm×80cm的电池板以及500W小型示范站,充分显示了其成为具有广阔应用前景的低价太阳能电池的一个新选择。

  染料敏化TiO2薄膜太阳能电池最吸引人的特点是原材料低廉,制作工艺简单,寿命长、性能相对稳定和衰减少。如何进一步提高其光电转换效率和电池的实用化是目前面临的主要问题。

  第四章钙钛矿太阳能电池

  4.1钙钛矿晶体结构

  钙钛矿太阳能电池就是以具有类似钛酸钙(CaTiO3)晶格结构的化合物为光吸收,光电转换,载流子运输的核心材料的太阳能电池。ABX3可以表示为该化合物的分子通式,A、B、X可以表示不同的元素。其晶格结构如图8所示

  图8ABX3晶体结构示意图(9

  其中,A表示的是像CH3NH3+这样的有机阳离子;B表示Sn2+、Pb2+等金属离子;X代表卤素阴离子如Cl-、Br-、I-等;在目前的钙钛矿太阳能电池中转换效率高,应用比较广泛的是碘化铅甲胺(CH3NH3PbI3),1个CH3NH3+离子、1个Pb2+离子和3个I-离子组成其晶体,以金属阳离子Pb2+为核心和卤素阴离子作为顶角组合形成了正八面体结构,而有机正离子处于正中间起到了平衡电荷的作用,能带间隙为1.55eV。(10)

  4.2钙钛矿太阳能电池结构

  由于钙钛矿太阳能电池是由染料敏化太阳能电池演变而来的,染料敏化太阳能电池中的染料换成了导电性能更好的固体钙钛矿晶体,所以钙钛矿太阳能电池的结构比较简单如图9所示

  图9钙钛矿太阳能电池结构(11)

  钙钛矿太阳能电池结构从上到下依次是背电极、空穴传输层、(HTM)钙钛矿吸收层包括多孔支架、电子传输层(ETM)和导电的玻璃基底。其中钙钛矿的吸收层由一层金属卤化物薄膜形成,有些科学家使用有机金属卤化物(TiO2、Al2O3支架)填充介孔结构。但目前没有研究表明其对钙钛矿太阳能电池效率提高有所影响。将空穴传输到金属阳极上的结构是空穴传输层,在染料敏化太阳能电池中这种结构一般是含有I3-或I- 的液态电解质,但CH3NH3PbI3在这种电解液中不稳定,吸收层会被腐蚀,电池的寿命会变短,之后科学家便发明了固态的空穴材料使电池效率大大的提高,而且稳定性也得到了加强。致密的二氧化钛纳米薄膜一般被作为电子传输层,其负责把电子传输出去,并阻止吸光层的载流子和玻璃基底的载流子复合。可以通过更换更高效的材料或者改变二氧化钛纳米薄膜的形态来提高电池的转换效率,现如今掺杂钇元素的二氧化钛薄膜效率最好。

  4.3钙钛矿太阳能电池的工作原理

  图10钙钛矿太阳能工作原理示意图(12)

  上面图10示例的钙钛矿太阳能电池由导电玻璃(FTO),电子传输层(TiO2、富勒烯衍生物等),钙钛矿吸收层(CH3NH3PbI3),空穴传输层(Spiro-OMeTAD),金属电极等部分组成。太阳光照射到钙钛矿吸收层的表面,吸收太阳光能量后的钙钛矿吸收层产生一对自由的空穴和电子;被激发的自由电子由钙钛矿导带扩散到钙钛矿和TiO2交界处,之后进入到TiO2导带中;自由电子在TiO2导带中传输,之后抵达FTO电极,流进外电路到达铜电极;在自由电子产生的同时空穴也在钙钛矿价带中产生并扩散到钙钛矿与空穴传输层的界面交界处,之后传输进入空穴传输层,最终传输到Au电极,在这里与自由电子结合,完成一个完整的回路。(13)

  4.4钙钛矿薄膜的制备方法

  早期采用一步旋涂法制备,这种方法操作简单,能耗少,但制造出的薄膜表面较为粗糙,覆盖性较差。后改进为二步旋涂法制备,薄膜形态得到了改善。还可使用共蒸发和气相沉积法制备钙钛矿薄膜,不同方法制备的钙钛矿薄膜具有不同的优缺点,为工业生产提供了更多的选择。

  4.5钙钛矿太阳能电池优缺点

  钙钛矿太阳能电池的优点:钙钛矿太阳能电池的吸光材料CH3NH3PbI3是一种直接带隙的半导体材料,其能带间隙为1.55eV,与单结太阳能电池最佳间隙非常接近,所以有着非常高的吸光系数,400nm厚左右的钙钛矿材料就足够吸收几乎所有的可见光,较薄的吸收层也更有利于载流子在电池中的传输,分离。这使得钙钛矿材料成为较为理想的吸光材料。(14)通过改变金属有机卤化物ABX3这种钙钛矿材料ABX三种元素的组分来实现带隙的可调,也就是能带工程,使得这种电池的使用更加的多元化,也有了更多的可能。

  钙钛矿太阳能电池虽然转换效率很高,但也面临的一些问题,钙钛矿太阳能电池光电转换机理并不是很确切,这对提高光电转换效率缺少理论依据。钙钛矿成分对水,氧气比较敏感,稳定性较差。传统钙钛矿太阳能电池中含有毒元素Pb,防止铅元素对环境的渗透或者寻找能够替代的高效的无铅材料也是一大难题。最后就是如今实验室制作的钙钛矿太阳能电池面积很小,与大面积生产还存在一定的差距,还有待解决。

  第五章结语

  图111995~2015新型太阳能电池光电转换效率进展情况(15

  图11为1995年到2015年二十年来几种新型太阳能电池转换效率进展情况的折线图,其中有非晶硅太阳能电池(a-Si)、染料敏化太阳能电池(DSSC)、有机太阳能电池(OPV)、钙钛矿太阳能电池(Perovskite)和量子点太阳能电池(Quantumdotsolarcells)。由上图可以看出非晶硅太阳能电池和染料敏化太阳能电池经过多年的研究其光电转换效率依旧没有较大提升,而近年来有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和量子点太阳能电池发展迅猛,在较短的时间内光电转换效率得到了较大的提升。虽然这只是新型太阳能电池在实验室的相关数据,距离真正的投入到社会生产中还需要克服材料稳定性,大面积生产,无危害无污染等各种实际性难题,但我们应该相信终有一天太阳能这种新能源一定会取代化石燃料的地位,成为维持人类可持续发展的重要能源来源。