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钙钛矿新突破中国科研团队刷新世界纪录 这些公司值得关注2024-02-27 08:30

  ◎据谭海仁介绍,钙钛矿是新型太阳能电池的重点研发方向之一。和传统晶硅材料相比,钙钛矿光伏组件更轻、更薄,具有可弯曲、半透明等良好特性,应用场景更丰富。

  ◎“20平方厘米24.5%的效率,是谭老师(即谭海仁)去年(2023年)上半年的成果,估计今年还会有新的效率成果诞生。”

  据央视新闻援引南京大学消息,该校谭海仁教授课题组研制的大面积全钙钛矿光伏组件取得新突破,经国际权威第三方机构测试,其稳态光电转化效率达24.5%,刷新此类组件的世界纪录,也为后续产业化发展打下技术基础。相关论文23日发表在国际学术期刊《科学》上。

  因具有独特的物理和化学特性,钙钛矿光伏材料被视为有潜力超越传统晶硅电池的下一代光伏技术。

  据谭海仁介绍,钙钛矿是新型太阳能电池的重点研发方向之一。和传统晶硅材料相比,钙钛矿光伏组件更轻、更薄,具有可弯曲、半透明等良好特性,应用场景更丰富。近年来,谭海仁课题组一直致力于研究钙钛矿,取得小面积电池光电转化效率28%、大面积叠层组件光电转化效率21.7%等成果。

  据南京大学固体微结构物理国家重点实验室官网信息,钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的光电池转换效率(PCE)有望超过单结太阳能电池的Shockley-Queisser极限,从而成为颠覆市场的下一代新型光伏技术。钙钛矿层作为高效叠层电池制备的核心部分,其薄膜结晶质量对电池的性能至关重要。

  经国际权威机构JET第三方认证,谭海仁课题组研制的全钙钛矿叠层组件的稳态光电转换效率高达24.5%,为目前大面积钙钛矿电池组件的最高转换效率。相关结果已被收录到国际权威的太阳能电池世界纪录效率表《Solar cell efficiency tables》中,为全钙钛矿叠层电池的产业化提供了解决方案。

  除了光转效率,钙钛矿另一大指标为面积。根据新华社报道,谭海仁课题组制造的窄带隙钙钛矿薄膜,与宽带隙钙钛矿薄膜结合后,所形成的叠层组件面积达20.25平方厘米。

  一钙钛矿头部企业高管王铭(化名)在微信中对记者表示:“20平方厘米24.5%的效率,是谭老师(即谭海仁)去年(2023年)上半年的成果,估计今年还会有新的效率成果诞生。这个成果,一方面是钙钛矿材料本身高度的可设计性带来的无限发展空间,另一方面是谭老师在全钙叠层领域有多年的研发积累和经验。”

  谭海仁表示,此次突破为后续发展打下了技术基础。“我们还将不断尝试制备面积更大、效率更高的全钙钛矿光伏组件,向着产业化的目标踏实前进。”

  对于钙钛矿叠层多大面积才有商业化前景,协鑫光电董事长范斌认为:“至少1平方米吧。现在晶硅的商业化组件,接近3平方米的,效率也能达到24.5%,所以他们(谭海仁课题组)这个尺寸和效率仍然只有学术价值。”

  王铭也表示:“从技术的角度,既需要解决顶电池、底电池膜层制备的问题,又需要解决中间层对两层电池的结合与元素隔离;从产业化角度,还需要解决大面积、稳定性和低成本高节拍制备的问题。”

  对于这篇文章的意义,王铭认为:“这篇文章是诸多技术环节中的一环向前迈进的一步。全钙叠层的产业化还有很长的路要走。正如钙钛矿单结电池技术此前发表的诸多顶刊文章一样,没有哪篇文章能对技术发展起到决定性作用。钙钛矿是新技术,每个膜层材料和工艺的革新都会推动电池整体技术的进步。只有当技术发展相对成熟之后,技术难关才会集中于少数几个点。到那时,一项突破才可能对行业产业化起决定性作用,但到那时这种突破更多以企业know how形式存在,而不是文章论文。”

  目前,钙钛矿行业建设GW(吉瓦)级产线的主要有协鑫光电、极电光能、纤纳光电等。

  2023年12月27日,协鑫光电在江苏省苏州市昆山高新区举行全球首个吉瓦级大规格(2.4米×1.2米)钙钛矿生产基地奠基仪式,标志着协鑫钙钛矿正式进入吉瓦级商业运营新时代。

  2023年4月,极电光能GW级项目开工建设。根据计划,极电光能钙钛矿产业基地项目将于2024年三季度率先建成投产。

  而据《衢州日报》报道,(2023年)12月19日,记者在纤纳光电衢州钙钛矿产业基地看到,占地110亩的钙钛矿太阳能电池1吉瓦生产线的厂房已经结顶。纤纳光电科技有限公司联合创始人、首席技术官颜步一介绍,该项目建成投产后,公司产能将放大10倍,成为全球光伏产业的又一标志性事件。

  若三大钙钛矿厂商成功建成GW级产线,或将对光伏行业带来冲击。目前,光伏行业N型晶硅组件正在如火如荼地替代P型组件。若钙钛矿加入战局,光伏产业又将走向何方?我们拭目以待。

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