鈣鈦礦太陽能電池：下一代光伏極具競爭力的電池路線
據(jù)報道，4月2日，無錫極電光能科技有限公司對外宣布在大面積鈣鈦礦組件效率上取得了突破性進展，經(jīng)全球權(quán)威測試機構(gòu)JET（日本電氣安全環(huán)境研究所）嚴格檢測，在63.98cm2的鈣鈦礦光伏組件上實現(xiàn)20.5%的光電轉(zhuǎn)換效率。該效率是目前全球范圍內(nèi)大面積鈣鈦礦組件效率的最高紀錄，已經(jīng)與當前主流晶硅產(chǎn)品效率相當。而大面積制備較難的原因是
據(jù)報道，4月2日，無錫極電光能科技有限公司對外宣布在大面積鈣鈦礦組件效率上取得了突破性進展，經(jīng)全球權(quán)威測試機構(gòu)JET（日本電氣安全環(huán)境研究所）嚴格檢測，在63.98cm2的鈣鈦礦光伏組件上實現(xiàn)20.5%的光電轉(zhuǎn)換效率。
該效率是目前全球范圍內(nèi)大面積鈣鈦礦組件效率的最高紀錄，已經(jīng)與當前主流晶硅產(chǎn)品效率相當。
而大面積制備較難的原因是，首先均勻鈣鈦礦涂層比較困難；其次，當在實驗室中使用微小電池時，使用TCO薄膜收集電流，這些TCO薄膜可以通過大量光線，但具有微小電阻，在較大的面積上，電阻率的問題將變得更加明顯。
這一開創(chuàng)性的數(shù)據(jù)帶來的最直觀的結(jié)果，就是極電光能朝著產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方向邁進了堅實的一步，最終實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)只是時間問題。
鈣鈦礦材料及組件生產(chǎn)流程
資料來源：Oxford PV
鈣鈦礦是以俄羅斯礦物學家Lev Perovski的名字命名的，是一種具有與礦物鈣鈦氧化物（最早發(fā)現(xiàn)的鈣鈦礦晶體CaTiO3）相同的晶體結(jié)構(gòu)的材料。
鈣鈦礦太陽能電池（PSC，perovskitesolarcell）是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池。鈣鈦礦最初單指鈦酸鈣（CaTiO3）這種礦物，后來把結(jié)構(gòu)為ABX3以及與之類似的晶體統(tǒng)稱為鈣鈦礦物質(zhì)。
鈣鈦礦電池屬于第三代太陽能電池，其結(jié)構(gòu)大致可以分為正置(n-i-p)結(jié)構(gòu)和倒置(p-i-n)結(jié)構(gòu)兩大類，電池結(jié)構(gòu)簡單。以反型平面鈣鈦礦電池為例，自下往上依次為：玻璃、透明電極（ITO或FTO）、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層、金屬電極。
鈣鈦礦太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率高、制作工藝簡單，生產(chǎn)成本和材料成本低。核心光電轉(zhuǎn)換材料具有廉價、可溶液制備的特點，便于采用不需要真空條件的卷對卷技術(shù)制備，比傳統(tǒng)的硅電池更易生產(chǎn)。
設(shè)備投資方面，鈣鈦礦電池的生產(chǎn)設(shè)備用到的真空設(shè)備較少，目前由于規(guī)模較小，且仍在探索階段，多為非標定制化生產(chǎn)。
理論效率來看，新式鈣鈦光伏電池的單層理論效率可達31%，鈣鈦礦疊層電池，包括晶硅/鈣鈦礦的雙節(jié)疊層轉(zhuǎn)換效率可達35%，鈣鈦礦三節(jié)層電池理論效率可達45%以上。
中國實現(xiàn)碳達峰、碳中和“30.60”目標需要的投資規(guī)模在100萬億元以上，而光伏產(chǎn)業(yè)在其中的占比頗高。更高效率、更低成本的光伏技術(shù)，是光伏發(fā)電大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的重要支撐。
鈣鈦礦太陽電池是下一代極具競爭力的技術(shù)路線，但目前仍然面臨產(chǎn)業(yè)化的一些阻礙，還需要時間將各種問題有效解決，目前來看產(chǎn)業(yè)資本介入的意愿在提升，產(chǎn)業(yè)化進程有望加快。
作者： 來源：樂晴智庫 責任編輯：jianping
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