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选题背景与意义

随着工业化进程，全球化的能源短缺不断加剧。因此国内外越来越多的专家学者在思考如何解决这一问题。太阳能是最理想的可再生能源。它无污染，利用成本低。太阳能转化为电能目前主要有两种方法，第一种是利用太阳辐射所产生的热能发电，用太阳能集热器将吸收的热能转换为工质的蒸汽，再由蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电；还有一种是光电转换，借助光生伏打效应，直接将太阳能转换为电能，即太阳能电池。

前瞻产业研究院《2013-2017年中国太阳能电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》指出，在目前阶段，太阳能电池的成本还很高，发出1kW电需要投资上万美元，因此大规模使用仍然受到经济上的限制。但是从长远来看，随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光电转换装置的发明，各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法，为人类未来大规模地利用太阳能开辟了广阔的前景。

太阳能电池作为光伏产业中最重要的一环，其行业发展和上游的硅片等半导体材料行业密切相关。按原材料划分，目前太阳能电池主要分为晶体硅太阳能电池、薄膜太原电池和聚光太阳能电池，其中按照太阳能电池结构不同，太阳能电池可分为晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和聚光太阳能电池等种类。目前主流的太阳能电池为晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。

前瞻产业研究院《2013-2017年中国太阳能电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》显示，晶体硅电池占太阳能电池市场的主导地位。近几年来，晶体硅太阳能电池占据了太阳能电池应用市场中85%以上的市场份额，而太阳能电池应用市场的发展则同政府的扶持政策密不可分，如欧洲、美国和日本等大多数国家都制定和实施了积极的太阳能产业政策和发展计划。因此，目前晶体硅太阳能电池应用市场也主要集中在上述区域及国家。单晶硅电池具有转换效率高、稳定性好等特性，但是成本较高。

而薄膜太阳能电池方面，在金融危机之前，由于高昂的多晶硅价格制约了光伏产品的应用发展，在这种情况下，不少人对低价的薄膜太阳能电池寄予厚望，认为它将是晶体硅电池最大的竞争对手。但是这场危机冲击的海外市场严重萎缩，导致多晶硅价格暴跌，因此业内又有了"薄膜电池优势不在"的论断。这些年薄膜电池在太阳能电池领域中一直处于一种非主流位置，主要原因就是效率不高。

2013年10月，英国牛津大学的一项研究表明，由钙钛矿的复杂晶体制成的太阳能电池有效转换率高达13%，而且这种电池的发展趋势会越来越好。与其它的太阳能电池不同，钙钛矿是由现成材料制成的，廉价而且容易产生。专家认为，这种电池还有许多改进空间，2014年转换效率能达到20%。钙钛矿太阳能电池还有潜力与硅电池板相结合，制造出效率达30%甚至更高的串联电池。

前瞻产业研究院太阳能电池行业研究小组认为，钙钛矿太阳能电池投入市场并大规模应用指日可待，其为太阳能电池产业注入了新的活力，将激励目前低迷的太阳能电池市场重新活跃起来，并有望引领未来太阳能电池市场新的走向。

氧化锌是一种新型的11一VI族直接宽带隙半导体材料，纳米氧化锌具有纳米材料和优异半导体材料两方面完美结合，在液晶显示器、太阳能电池、保护性涂层、气敏元件、固体照明光源和紫外发光器件等领域表现出潜在应用前景。目前，对纳米氧化锌的制备大体可分为物理法和化学法两类，其中基于溶液的化学合成方法由于操作简单、不需要贵重仪器、价格低廉等优点受到纳米材料制备领域研究的青睐。由钙钛矿的复杂晶体制成的太阳能电池有效转换率高达13%，而且这种电池的发展趋势会越来越好。与其它的太阳能电池不同，钙钛矿是由现成材料制成的，廉价而且容易产生。本文拟制备氧化锌的一维纳米材料，并应用于钙钛矿敏化制备新型太阳能电池。近期，CH₃NH₃PbX₃（X=Cl, Br, I）型钙钛矿由于其极好的光捕获特性，被广泛应用于固态有机无机杂化太阳能电池，并不断取得重大突破。同时，钙钛矿敏化太阳能电池具有成本低，稳定性好等优点，目前最高效率已突破15%，比12%的高效率的有机染料敏化液态太阳能电池具有更大的优势。因此，优化研究其生产工艺对未来太阳能电池的发展具有重大的意义。学会在FTO基底上生长纳米棒阵列作为太阳能电池的光阳极，spiro-OMeTAD作为空穴传输材料。用（FESEM），X射线衍射（XRD）和电化学测试技术对所制备的电池进行了表征和性能测试，考察光阳极、敏化剂等对电池性能的影响，找到最优的操作条件。