分享
电池转化效率再破世界纪录！“黑科技”钙钛矿强势崛起
新能源微报
· 2022-12-20 10:27:04
这是钙钛矿太阳能电池产业化应用的一次新的突破。......
这两年，硅质太阳能电池领域的技术创新如火如荼，屡屡刷新世界。与此同时，另一项光伏领域“黑科技”也在强势崛起，频频登上行业新闻头条，甚至大有东风压倒西风的势头。
近日有媒体报道，德国柏林亥姆霍兹中心的科学家宣布钙钛矿叠层太阳能电池转化效率再次刷新世界纪录！这也是半年内第二次刷新该记录。
扬长补短 钙钛矿/晶硅叠层电池或将成高效率电池主流
近日有媒体报道，德国柏林亥姆霍兹中心 (HZB) 的科学家宣布已经生产出一种钙钛矿/硅串联太阳能电池，其效率为32.5%，这是新的世界纪录效率！而此次突破距离上次欧洲机构宣布钙钛矿/硅叠层太阳能电池转化效率突破了30%的里程碑，不到半年时间。
钙钛矿/硅串联太阳电池也叫做钙钛矿/晶硅叠层电池、钙钛矿硅叠层电池，是钙钛矿电池与传统硅基太阳能电池技术的结合。钙钛矿(CaTiO3)晶体结构类似的一大类化合物，拥有轻薄、柔韧性和可定制的特性，具有成本低、光电转换效率高、易制备等的优势。但同时，其尺寸未达到商业化尺寸、定性差、寿命相对较短、原料毒性、涂覆技术不成熟等缺点，暂时也限制了他大规模产业化的发展。
尽管屡屡刷新记录，但传统的晶硅电池在现有的工业生产能力下，已经逼近晶硅单结太阳能电池光电转化效率的极限，很难再打破这层效率“天花板”。钙钛矿叠层太阳能电池融晶硅、薄膜电池之长，简单的说是将钙钛矿电池串联在晶硅电池表面。这样一来，钙钛矿/硅串联太阳电池过组合的优势，拓宽了吸收光谱，获得比单纯晶硅电池或钙钛矿电池更高的光电转化效率。
研究表明，钙钛矿/硅串联太阳电池的理论效率极限为46%，远高于传统晶硅电池。这是钙钛矿太阳能电池产业化应用的一次新的突破。
今年以来，该电池技术的研发进展可谓“神速”。
5月，南京大学谭海仁及其科研团队研制的全钙钛矿叠层电池稳态光电转换效率已达到28%；7月，瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)和瑞士电子与微技术中心(CSEM)宣布，合作创造了钙钛矿/硅叠层太阳能电池新的转化效率世界纪录，突破了30%的里程碑。也已有越来越多的国内企业开始布局钙钛矿/晶硅叠层电池，并尝试对其进行商业化落地。
有专业人士表示，如果在未来几年里钙钛矿电池的寿命和大面积效率损失问题能够得到有效改善，那么钙钛矿/晶硅叠层电池有望成为未来的高效率电池主流。
钙钛矿进入了商业化应用发展快车道
钙钛矿太阳能电池是以钙钛矿型（ABX3型）晶体作为吸光层材料的电池。它的结构类似于“三明治”。两个电极像三明治的两片面包分别位于最外层，由外向内挨着电极的是空穴传输层和电子传输层，而钙钛矿层则居于最中间。
作为新一代太阳能电池，钙钛矿电池的工作原理与传统太阳能电池相似，但转化效率迥异。
根据CPIA，晶硅电池理论上的效率极限是29.4%，现实条件可实现的工程极限效率是27.1%；而在量产电池方面，根据CPIA预测，到2030年，常规PERC晶硅电池效率24.1%，HJT电池效率26%，TOPCon电池效率25.6%，IBC电池效率26.2%，逼近工程极限。
2009年钙钛矿电池技术首次运用在光伏领域时，其转换效率仅有3.8%。
时至今日，钙钛矿实验室单结转化率可达26%，理论效率可达33%，叠层理论上可到45%，远高于晶硅电池，未来有望持续上升。
早2013年，钙钛矿被美国《科学》（Science）杂志评为年度十大科学突破之一，并打上了“新一代太阳能电池材料”的标签。但因为种种技术难题有待突破，发展较为缓慢。
但从2021年开始，不断有产业化应用尝试，钙钛矿进入了发展的快车道。
可以说，钙钛矿几乎用10年时间，走过了太阳能晶硅电池50年的发展历程。
有学者表示，钙钛矿技术不仅可以打破晶硅电池技术转换效率的理论“天花板”，还可以降低光伏产业度电成本，是唯一具有商业化应用前景的新兴光伏技术。
在此背景下，钙钛矿电池的产业化前景也越来越清晰。不少中国企业更是先行一步，率先推进钙钛矿电池量产。
隆基绿能目前拥有钙钛矿相关专利20项。
通威股份在今年半年报中提到，公司已全面展开了对钙钛矿/硅叠层电池等前沿技术的研究与开发。
中来股份在回复投资者时表示，公司的钙钛矿叠层电池正在研发中，现阶段重点在进行与钙钛矿电池相匹配的底层电池的研发。
宁德时代表示，公司钙钛矿光伏电池研究进展顺利，正在搭建中试线。
仁烁光能的10MW钙钛矿叠层研发线已经建设成功，正计划建设150MW钙钛矿电池量产线。
晶科能源、东方日升等光伏行业的一体化龙头企业也表示对钙钛矿技术的关注和研发储备，聆达股份、拓日新能、京山轻机开始布局该技术的产业化能力。新能源装备厂商捷佳伟创的钙钛矿整线设备也进入研发阶段。
此外，协鑫科技旗下昆山协鑫光电材料有限公司（下称“协鑫光电”）近日宣布完成5亿元人民币B+轮融资，由淡马锡投资、红杉中国、IDG资本三家联合领投，川流投资等机构跟投，大股东协鑫科技持续加码，光源资本担任独家财务顾问。本轮融资将用于完善协鑫光电100MW大尺寸钙钛矿组件产线的工艺和设备开发。
而产业化进程加快也必将让钙钛矿电池快速经受市场的考验与洗礼，促进技术的优化迭代。
但不可否认，钙钛矿电池已经为光伏界的“新宠儿”，正在强势崛起！
阅读余下全文
浙公网安备 33010802011625号