钙钛矿太阳能电池示意图。图片来����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������源:技术探索网站
今年4月,七国集团气候、能源和环境部长会议����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������发布《联合声明》称,将“推进钙钛矿太阳能����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������电池等领域的技术革新”,钙钛矿太阳能电池这����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������一能源领域的“新秀”引发强烈关注。����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������
近日,《日本经济新闻》也集结部分专家,对����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������太阳能、风能、核电、二氧化碳回����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������收等5个领域备受瞩目的11项脱碳技术的普及程度����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������进行了评估,结果发现,在即将实现商用����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������的领域中,最引人关注的是下一代����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������太阳能电池——钙钛矿电池,其可能����� �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������成为能源行业的“游戏规则改变者”。
专家指出,钙钛矿太阳能电池凭借高����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������效率、低成本、低能耗、应用场景丰富等特点,在����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������降低光伏成本革命中备受关注,但其耐用性和稳定性仍����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������需进一步提高。
下一代技术蓄势待发
2013年,《科学》杂志评选十大突破,钙钛矿太阳����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������能电池入选,被称为最有前景的下一代光伏技术。
《日本经济新闻》在报道中指出,当前,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������钙钛矿电池主要有单结钙钛矿电池和叠层钙钛����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������矿电池。叠层钙钛矿电池指钙����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������钛矿层可堆叠在彼此之上,也可堆叠在传统����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������晶硅太阳能电池之上,形成能����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������吸收更宽太阳光谱的“串联”电池。
据美国《华尔街日报》网站����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������近日报道,单结钙钛矿电池的理论转换效率����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������可达33%,而钙钛矿/硅串联电池的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������理论转化效率可达43%,都超����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������过单晶硅电池29.4%的理论转换效率。����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������今年6月,阿卜杜拉国王科技大学称,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������该校研制的钙钛矿/硅串联太阳能电池的转����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������换效率高达33.7%,创下世界纪录。
此外,钙钛矿电池还具有轻、薄、可弯曲等特点,可����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������铺设在传统硅基电池无法覆盖的墙����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������壁表面或列车车顶,操作工序十分简单,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������且价格几乎减半。东京大学教授濑川����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������浩司的测算显示,到2030年日本钙钛矿电����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������池覆盖的面积最大可达470平方公里,发电能����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������力为600万千瓦,相当于6个核电站。
法兰西岛光伏研究所项目总监格雷戈里·马克����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������表示,钙钛矿层比硅层薄很多,使用的材料减为约1����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������/100。而且,这些材料可在较低的温度下加工����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,从而节省能源、减少排放。����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������
引国际投资热潮
在全球脱碳浪潮下,硅基电池的性能正在接近其理����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������论极限,钙钛矿太阳能技术已成为众多����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������企业眼中的“香饽饽”。
欧洲PEPPERONI项目于去年11月1����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������日启动,旨在推进欧洲大陆的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������叠层太阳能光伏电池的制造和产����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������能,重点关注钙钛矿/硅叠层电池,这一项目将持续4����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������年,由“欧洲地平线”计划与瑞士����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������教育、研究和创新秘书处共同资助。
法国光伏组件商Voltec&nb����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������sp;Solar和法兰西岛光伏研究所合作����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,计划到2030年建设一处规模达5吉����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������瓦的钙钛矿/硅串联太阳能电池“超级工厂”����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������。法兰西岛光伏研究所总经理罗杰·����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������德罗兹多夫斯基-施特雷尔表示,这是一场技术����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������革命,与传统技术目前可实现的最佳效率相比,它����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������不仅能够在光伏组件层面实现30%的效率,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������还能通过利用回收材料,减少能耗和材料消耗。V����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������oltec Sol����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������ar公司总经理卢卡斯·韦斯则����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������强调,串联技术将是未来十����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������年的主导光伏技术。
英国牛津光伏公司计划今年推出其����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������商用钙钛矿/硅叠层电池,预计转换效率为27����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������%。该公司也计划在德国柏林附近扩建其试点工厂,并����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������在2030年左右将生产规模扩大到10吉瓦����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������。
耐用性和可靠性亟待完善
据麻省理工学院(MIT)网站报道,虽����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������然钙钛矿显示出巨大的前景,多家����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������公司已经开始进行商业化生产,但耐����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������用性仍然是其面临的最大障碍。硅太阳能电池板����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������在使用25年后,仍能保持25%的功率����� �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������输出,但钙钛矿电池下降得很快。����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������
不过,科学家们已经取得重大进展����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������:钙钛矿太阳能电池的“寿����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������命”从最初的几小时,增加到几周、几个月����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,最新“出炉”电池的使用寿命可长达����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������几年。
澳大利亚新南威尔士大学工程学教授马丁·格林表示����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������,钙钛矿制造商需要证明电池板的使用寿命为2����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������5—30年,这是行业标准。牛津光伏公司首席技����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������术官克里斯·凯斯称,该公司已将其钙����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������钛矿/硅叠层电池设计为达到或超过25年的使用����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������寿命。
MIT光伏研究实验室负责人托尼奥·����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������博纳西西指出,钙钛矿的一个优点是它们在实����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������验室中相对容易制造,其化学成分很容易组装,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������但材料在室温下容易结合在一起,也容����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������易分开。
为解决这一问题,有些研究����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������人员使用各种保护材料来封装钙钛����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������矿,使其免受空气和潮湿的影响。
博纳西西参与的一项研究表明,一旦����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������钙钛矿的使用寿命超过10年,加上其制造成本低廉,����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������就能在很多大型公用事业场所替代硅基����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������太阳能电池。