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“太阳能之父”马丁·格林:钙钛矿光伏材料面临两大难题制约

光伏电池组件  来源:中国能源报  作者:仲蕊  2019/9/18 8:38:42  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:9月4日,由悉尼新南威尔士大学(UNSWSydney)、中国科学院科技战略咨询研究院(CASISD)和自然科研(NatureResearch)联合举办的第二届中澳科学未来会议在北京举办。会议间隙,被誉为“太阳能之父”的马丁·格林教授围绕钙钛矿光伏材料的发展现状接受了记者的采访。

马丁·格林教授在悉尼新南威尔士大学组建的研究团队,是国际上在光伏研究领域最大、最知名的高校研究团队,并发明了目前已成为主要商业电池的PERC电池。

据了解,钙钛矿材料2009年首次应用于光伏发电,由于其优异的光学、电学性质,以及易于合成、成本低廉、原料丰富等优势,激发了全世界对该领域的科研热情。

今年以来,钙钛矿太阳能电池正成为风险投资关注的焦点。

3月15日,中国第一大风机制造商金风科技宣布,以战略投资者身份领投英国钙钛矿太阳能发电公司牛津光伏有限公司(OxfordPVTM)D轮融资,投资金额2100万英镑。

4月26日,长江三峡集团旗下三峡资本联合中国三峡新能源与杭州纤纳光电科技有限公司宣布,三峡资本以战略投资者身份注资纤纳光电,投资金额5000万人民币。这家成立不足4年的公司,目前是全球钙钛矿太阳能组件光电转换效率的世界纪录的保持者。

“钙钛矿技术属于第三代光伏技术,目前确确实实引起了学术界和产业界的注意,但其面临两大主要难题:不稳定性和毒性。”格林教授告诉记者,“钙钛矿材料里含有铅等重金属,由于能够溶于水,很容易扩散到周围环境中,对环境和人身造成损害。如果没有妥善解决毒性问题,钙钛矿电池依然难以进入商用市场。”

据了解,标准的晶硅板包含两种毒性物质,分别是铅和氟。格林教授介绍称,和电池连接的金属材料里含有少量铅,另外在组件背板上的一些塑料里会有氟,这些氟比较稳固,不易被分解。但是目前使用不含铅或氟的材料都是有可能的。

“因此,在弃置钙钛矿材料时需要对其进行特别的处理,从而预防它材料里面含有的铅泄漏到周边环境中。”

虽然目前钙钛矿材料面临稳定性不足、有一定毒性、难以大面积应用等短板,但格林教授表示,钙钛矿材料能够叠加在硅晶片上提升效率,在这个层面上是一种接近完美的技术。

“因此更要致力于破解钙钛矿的稳定性和毒性问题,很多制造商向市场保证25年到30年的使用寿命,然而,不稳定的组件是不能适应市场和投资需求的。另外,很多制造商不希望在组件里使用有毒材料,太阳能光伏产业的发展非常迅速,有毒材料的大规模应用会对未来产业的发展带来问题。”

据了解,除了钙钛矿,格林教授表示自己的实验室也正在尝试其他光伏材料。

“将一些金属、非金属的材料以一定比例进行结合的话,也可以生产出不同的半导体材料,我们正在研究一些由金属、非金属材料混合而成,且和硅有类似性能的材料。其中一种包含了铜、锌、锡和硫四种物质,通过将它们以适当的比例进行混和,能够生产出比较好的半导体产品。”

据格林教授介绍,其优势是第一是没有毒性,第二材料比较丰富,储备也比较多。目前悉尼新南威尔士大学研究的这类材料转换效率刷新了世界纪录,大约是11%,希望未来将效率提升到20%,以实现商业化应用。

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