未来的新型能源材料.docx
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2022-07-05 11:38:43上传
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未来的新型能源材料
篇一：未来的几种新能源材料 摘要： 新能源技术离不开新材料技术，太阳能电池材料、储氢 材料、固体氧化物燃料电池材料等是在未来具有发展潜力的 几种新能源材料。太阳能电池根据材料不同可分为：硅太阳 能电池；以无机盐如***化镓 III-V 化合物、硫化镉、铜铟硒 等多元化合物为材料的电池；功能高分子材料制备的大阳能 电池；纳米晶太阳能电池等。储氢材料有金属氢化物、有机 氢化物和利用分子力吸附储氢的材料等。固体氧化物燃料电 池主要由阴阳电极、固体氧化物电解质、连接体以及密封材 料构成。
关键词：
新能源材料 太阳能电池 储氢材料 固体氧化物燃料电 池
正文： 新能源技术是指在新技术基础上，系统地开发利用的可 再生能源，如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海 洋能、氢能等。新能源新材料是在环保理念推出之后引发的 对不可再生资源节约利用的一种新的科技理念，新能源新材 料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具 有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意 志，通过物理研究、 材料设计、材料加工、试验评价等一 系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。 今天我所要讨论的是在未来具有发展潜力的几种新能源材 料，包括太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物燃料电池 材料等。
制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，根据所用 材料的不同，太阳能电池可分为：硅太阳能电池；以无机盐 如***化镓 III-V 化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材 料的电池；功能高分子材料制备的大阳能电池；纳米晶太阳 能电池等。
硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高， 技术也最为成熟。在电池制作中，一般都采用表面织构化、 发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶 硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠 单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。然而，由于受单晶 硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本 价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了 节省高质量材料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了 薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜 太阳能电池就是典型代表。
***化镓 III-V 化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的 转换效率受到人们的普遍重视。 GaAs属于III-V 族化合物半
导体材料，其能隙为，正好为高吸收率太阳光的值，因此， 是很理想的电池材料。铜铟硒 CuInSe2 简称 CIC， CIS 材料 的能降为，适于太阳光的光电转换，另外， CIS 薄膜太阳电 池不存在光致衰退问题。因此， CIS 用作高转换效率薄膜太 阳能电池材料也引起了人们的注目。
在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的 一个太阳能电池制备
的研究方向，其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不 同氧化还原电势，在导电材料表面进行多层复合，制成类似 无机 P-N 结的单向导电装置。由于有机材料柔性好，制作容 易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳 能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能 电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都 不能和无机材料特别是硅电池相比，能否发展成为具有实用 意义的产品，还有待于进一步研究探索。
纳米晶化学太阳能电池是由一种在禁带半导体材料修 饰、组装到另一种大能隙半导体材料上形成的，窄禁带半导 体材料采用过渡金属 Ru 以及 Os 等的有机化合物敏化染料， 大能隙半导体材料为纳米多晶 TiO2 并制成电极， 此外 NPC 电池还选用适当的氧化—还原电解质。纳米晶 TiO2 太阳能 电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。 其光电效率稳定在 10 ％以上，制作成本仅为硅太阳电池的
1/5〜1/10，寿命能达到20年以上，但由于此类电池的研究
和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。
不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的 要求有：半导体材料的禁带不能太宽；要有较高的光电转换 效率；材料本身对环境不造成污染；材料便于工业化生产且 材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳 能电池材料，这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。 但随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它材料为 基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。
氢能，即氢气中所含有的能量。具有环境友好、资源丰 富、热值高、燃烧性能好、潜在经济效益高等特点。但是， 氢能的使用至今未能商业化，主要的制约因素就是存储问题 难以解决。因此，氢能的利用和研究成为是当今科学研究的 热点之一。而寻找性能优越、安全性高、价格低廉、环保的 储氢材料则成为氢能研究的关键。目前，氢可以以高压气态 液态、金属
篇一：未来的几种新能源材料 摘要： 新能源技术离不开新材料技术，太阳能电池材料、储氢 材料、固体氧化物燃料电池材料等是在未来具有发展潜力的 几种新能源材料。太阳能电池根据材料不同可分为：硅太阳 能电池；以无机盐如***化镓 III-V 化合物、硫化镉、铜铟硒 等多元化合物为材料的电池；功能高分子材料制备的大阳能 电池；纳米晶太阳能电池等。储氢材料有金属氢化物、有机 氢化物和利用分子力吸附储氢的材料等。固体氧化物燃料电 池主要由阴阳电极、固体氧化物电解质、连接体以及密封材 料构成。
关键词：
新能源材料 太阳能电池 储氢材料 固体氧化物燃料电 池
正文： 新能源技术是指在新技术基础上，系统地开发利用的可 再生能源，如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海 洋能、氢能等。新能源新材料是在环保理念推出之后引发的 对不可再生资源节约利用的一种新的科技理念，新能源新材 料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具 有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意 志，通过物理研究、 材料设计、材料加工、试验评价等一 系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。 今天我所要讨论的是在未来具有发展潜力的几种新能源材 料，包括太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物燃料电池 材料等。
制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，根据所用 材料的不同，太阳能电池可分为：硅太阳能电池；以无机盐 如***化镓 III-V 化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材 料的电池；功能高分子材料制备的大阳能电池；纳米晶太阳 能电池等。
硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高， 技术也最为成熟。在电池制作中，一般都采用表面织构化、 发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶 硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠 单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。然而，由于受单晶 硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本 价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了 节省高质量材料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了 薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜 太阳能电池就是典型代表。
***化镓 III-V 化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的 转换效率受到人们的普遍重视。 GaAs属于III-V 族化合物半
导体材料，其能隙为，正好为高吸收率太阳光的值，因此， 是很理想的电池材料。铜铟硒 CuInSe2 简称 CIC， CIS 材料 的能降为，适于太阳光的光电转换，另外， CIS 薄膜太阳电 池不存在光致衰退问题。因此， CIS 用作高转换效率薄膜太 阳能电池材料也引起了人们的注目。
在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的 一个太阳能电池制备
的研究方向，其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不 同氧化还原电势，在导电材料表面进行多层复合，制成类似 无机 P-N 结的单向导电装置。由于有机材料柔性好，制作容 易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳 能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能 电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都 不能和无机材料特别是硅电池相比，能否发展成为具有实用 意义的产品，还有待于进一步研究探索。
纳米晶化学太阳能电池是由一种在禁带半导体材料修 饰、组装到另一种大能隙半导体材料上形成的，窄禁带半导 体材料采用过渡金属 Ru 以及 Os 等的有机化合物敏化染料， 大能隙半导体材料为纳米多晶 TiO2 并制成电极， 此外 NPC 电池还选用适当的氧化—还原电解质。纳米晶 TiO2 太阳能 电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。 其光电效率稳定在 10 ％以上，制作成本仅为硅太阳电池的
1/5〜1/10，寿命能达到20年以上，但由于此类电池的研究
和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。
不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的 要求有：半导体材料的禁带不能太宽；要有较高的光电转换 效率；材料本身对环境不造成污染；材料便于工业化生产且 材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳 能电池材料，这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。 但随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它材料为 基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。
氢能，即氢气中所含有的能量。具有环境友好、资源丰 富、热值高、燃烧性能好、潜在经济效益高等特点。但是， 氢能的使用至今未能商业化，主要的制约因素就是存储问题 难以解决。因此，氢能的利用和研究成为是当今科学研究的 热点之一。而寻找性能优越、安全性高、价格低廉、环保的 储氢材料则成为氢能研究的关键。目前，氢可以以高压气态 液态、金属
未来的新型能源材料
