家用光伏发电系统中钙钛矿太阳能电池的应用

张鑫

摘要：本文主要对家用光伏发电系统中钙钛矿太阳能电池的应用进行了研究。文章在对钙钛矿太阳能电池和家用光伏发电系统进行分析概述的基础上，积极探讨分析了家用光伏发电系统中钙钛矿太阳能电池的应用。

关键词：家用光伏发电系统;钙钛矿太阳能电池;应用

一、钙钛矿太阳能电池的概述

就整个钙钛矿太阳能电池的机构而言，钙钛矿材料仅仅是应用于太阳能电池的吸收层和活性层，然后才和其它种类的功能材料进行结合，从而共同组成太阳能电池板。尽管过去很长一段时间以来，由于钙钛矿太阳能电池有关的技术水平不高，导致其光电转化率始终无法得到保障。然而这几年，由于该行业内很多专业人士的共同努力，不断改良太阳能电池的材料合成及有关技术，目前钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经有了非常明显地提升，同时由于它不仅便宜、稳定、高效，而且非常方便制造，所以说在今后肯定会广泛应用于千家万户。

二、家用光伏发电系统的设计

（一）结构和特点

可以被太阳光长时间直射的地方都是安放家用光伏发电系统的位置。家用光伏发电系统虽然没有并入国家电网，然而却能够对整个家庭的用电需求进行满足。就大结构来看，家用光伏发电系统基本上是由太阳能电池板、控制器、逆变器、蓄电池等组成的。系统所占据的空间并不大，而且安装起来也相对方便，具有比较长的使用寿命，具体使用的时候也几乎不会对周边环境造成污染或者干扰，应该讲属于清洁能源。

（二）太阳能电池板

就当前的实际情况来看，晶硅太阳能电池板在家用光伏发电系统中的应用相对普遍，但是晶硅太阳能电池板的的使用成本较高。因此，近几年钙钛矿太阳能电池板开始出现并完善，同时也得到了一些应用。

（三）控制器

家用光伏发电系统中的控制器主要是由显示器、处理器和各个种类的电子元器件等构成的。当太阳能无法充足供应，太阳能电池板所产生的电能无法满足整个家庭的实际需求的时候，控制器便对蓄电池进行控制，让其对逆变器放电。由于蓄电池的具体工作状况和使用寿命会在很大程度上决定于控制器的实际质量，因此在选择控制器的时候务必应该高度重视其实际作用的发挥。

（四）逆变器

逆变器在家用光伏发电系统里面的作用，主要是把太阳能电池板和蓄电池所提供的直流电转变为家庭里面所经常使用的交流电，从而确保家用光伏发电系统可以满足广大家庭用户的实际电力需求，所以说逆变器也是非常重要的组成部件之一。

（五）蓄电池

通常在家用光伏发电系统里面，蓄电池是需要和太阳能电池板配套使用的。太阳能电池板主要是对太阳能进行接收，同时把太阳能转化为电能。蓄电池通常是在太阳能电池板发电量非常充足的时候储存相应的电能，但是当太阳能电池板发电量相对不足的时候，蓄电池便会发挥电能供应补足的实际作用。

三、家用光伏发电系统中钙钛矿太阳能电池的应用

尽管在当前的家用光伏发电系统当中，钙钛矿太阳能电池已经得到了一定程度的应用，但是由于钙钛矿太阳能电池的技术还不够成熟，实际应用当中还存在很多问题和不足。相信，伴随着越来越多的专家学者开始研究钙钛矿太阳能电池，这些问题和不足必将会得到较为妥善地解决，但是就目前来看，这些问题和不足肯定会影响、阻碍钙钛矿太阳能电池在家用光伏发电系统里面普及和应用。这些问题和不足主要体现在如下三个方面：第一，钙钛矿太阳能电池的有毒性。目前制造钙钛矿太阳能电池的材料里面，通常会包含铅这样的有毒金属，这就意味着目前的绝大多数钙钛矿太阳能电池都有毒性。尽管和其它类型包含砷、镉等有毒金属的电池相比，钙钛矿太阳能电池的毒性不是很大。另外，鈣钛矿太阳能电池一般作为用来发电的太阳能电池，大部分时候它所含有的毒性对广大百姓家庭的日常生活产生的影响不是很大，然而钙钛矿太阳能电池的应用却会给周边的环境带来十分严重的重金属污染。针对此种问题，诸多专家学者通过实验反复研究各种材料，希望可以在找到相关替代材料之前继续保证钙钛矿太阳能电池地正常应用，该项工作目前已经有了一些进展。前一段时间，在美国某所高等院校内，利用Sn金属去替代毒性金属的新型的钙钛矿太阳能电池已经出现，能够将传统钙钛矿太阳能电池里面的有毒物质有效去除。第二，器件的稳定性。尽管当前的钙钛矿太阳能电池开始使用固态的有机空穴传输材料，如此一来不但能够极大地提高电池的稳定性，还能够促使电池的整个生产工艺得到一定程度地简化，大大降低电池的生产制造成本。但是钙钛矿太阳能电池的使用寿命不是很长，最长也不会超过1000个小时，但是传统太阳能电池一般会有25年的使用寿命。因此在此方面还需要各位专家学者深入开展相关研究，从而加快其普及应用的速度。第三，产业化应用的难度比较大。如果想要实现钙钛矿太阳能电池地产业化应用，就应该确保在生产和制造的时候能够连续获得非常多的大面积钙钛矿薄膜，同时还应该确保在组装生产整个太阳能电池的时候不可以暗箱操作。但是实际的情况是，目前制备钙钛矿太阳能电池较为广泛使用的方法是旋涂法，该方法通常仅仅是可以在实验室中使用，开展连续、大面积地生产钙钛矿薄膜具有很大的难度，还有就是钙钛矿薄膜的平整均匀度在生产的时候也没有办法全面得到保障，在以后的研究工作中应该对此问题应该不断加以研究和解决。以上三个问题应该是当前钙钛矿太阳能电池在家用光伏发电系统中实现全面、深入应用的阻碍和障碍，只有以上三个问题都能够得到妥善、有效的解决，钙钛矿太阳能电池才可以像晶硅太阳能电池一样全面、深入地应用于家用光伏发电系统当中。但是由于全社会科学技术的迅猛发展和持续进步，相信在今后不长的时间内，家用光伏发电系统中钙钛矿太阳能电池的广泛普及应用，肯定会全方位得以实现，而且相较于晶硅太阳能电池，钙钛矿太阳能电池具有更加低廉的成本，其应用肯定会得到社会大众的认可和欢迎。

参考文献：

[1]刘云燕，赵栋，魏功祥，孙艳.无空穴传输层钙钛矿太阳电池的研究进展[J].半导体技术.2016年09期

[2]路凯.钙钛矿薄膜太阳能电池在家用光伏发电系统中的应用[J].电子测量技术.2017年07期

[3]马勇刚，谢建，李自应，张跃，曾丽琴.户用光伏发电系统的研究与应用[J].中国建设动态（阳光能源）.2007年02期