登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
钙钛矿太阳能电池因其所需的原材料储量丰富,制备工艺简单且可以采用低温、低成本的工艺实现高品质的薄膜而拥有诱人的前景。这些有着高质量晶体结构的薄膜甚至可以与在高温下以高成本获得的硅片的晶体质量媲美,实现柔性化和“卷对卷”式的规模化生产。
为了挑战硅在太阳能电池领域的主导地位,制备钙钛矿电池还需要解决一些关键问题。目前,实验室中的电池样品只有指甲盖大小,其安全性和长期稳定性也有待大幅提升——对于研究人员而言,这将是一场艰苦的战斗。
效率之战
在此前对钙钛矿太阳能电池能量转换效率的报道中,曾有过转换效率为20.1%的报告记录,而晶体硅太阳能电池的单元转换效率最高值为25.6%。那么,为什么太阳能电池无法将太阳光能量100%地转化为电能?为什么研究人员认为钙钛矿太阳能电池将有望超过硅所创下的效率记录?
答案的关键就在材料内部可激发的电子和可自由移动的电子中。当阳光照射太阳能电池时,一些电子会吸收能量而脱离原子束缚。充满能量的受激电子会穿过材料中的晶格向一边移动,或从电池的一端逸出,或遇上一个障碍或陷阱从而释放出无用的热量。对于硅太阳能电池中的硅材料来说,通常需要采用高达900℃的高温加热处理以便尽可能地降低缺陷浓度。然而钙钛矿只要约100℃就可以去除绝大多数晶体缺陷。此时,被光激发的电子同样能够顺利地逸出钙钛矿,且不至于因为撞上过多的障碍物而损失太多的能量。
但对于任何基于半导体材料(例如硅或钙钛矿)制成的太阳能电池而言,太阳光能转化为电能的效率总有一个上限,这主要由半导体的“带隙”性质决定。带隙指的是使电子脱离束缚成为自由电子所需的最小能量。不同半导体通常具有不同的带隙,由此会导致一个两难境地出现:带隙越小,电池吸收的太阳光光谱范围就越大,也就可以利用更多的光能来激发电子,但每个电子的能量也会更低。即使太阳能电池材料的带隙处于最理想的大小,也只能转化约33%的太阳能。
在制造钙钛矿时,研究者们可以通过改变原料的成分来调节它的带隙宽度,因此钙钛矿太阳能电池在效率上超越硅电池是可能的。研究者还可以将带隙宽度不同的钙钛矿层叠加在一起变成叠层钙钛矿太阳能电池。有预测指出,基于叠层结构的太阳能电池可以将太阳能的利用率提高到46%。
旧材料,新用途
矿物学家在19世纪就已经在地壳中发现了天然的钙钛矿,但直到2009年,日本桐荫横滨大学的研究组才首次将人造钙钛矿制成了太阳能电池。他们选用的钙钛矿型材料是一种含有卤素和铅元素的钙钛矿型卤铅化合物,通过优化钙钛矿的成分并对电池结构中的其他功能层进行改进,使其效率突破了10%。
除了沉积工艺的优化之外,科学家也简化了电池中的一些功能层,使最新的钙钛矿太阳能电池看起来跟硅电池更像。正是这种简单的薄层状设计降低了硅电池的生产成本,促进了大批量生产。同时,钙钛矿晶体薄膜的结晶性正在持续改善中,这样的发展趋势着实令人振奋。
商品化的漫漫长路
不过在实现这些愿景之前,钙钛矿还有很长的路要走。稳定性是钙钛矿太阳能电池最致命的弱点。由于它们对潮湿环境敏感,暴露在潮湿空气中会很快分解,因此必须对其进行防水封装。按照产业界惯例,一块太阳能电池板需要有25年的质量保证,相当于在恒定、明亮的太阳光下工作约54000小时。因此,找到一种能够在较大温度范围内长时间稳定工作的水汽阻隔技术十分重要。目前,也有一些公司尝试将铜铟镓硒半导体等其他材料制成商业化的柔性太阳能电池产品,并取得了一些进展。
钙钛矿电池封装的重要性不仅在于需要将水分隔绝在外,更要将电池中的化学成分密封在内,因为钙钛矿的成分中含有微量的铅。在材料毒性和安全性方面,钙钛矿太阳能电池可以借鉴基于碲化镉材料的太阳能电池技术——碲化镉太阳能电池板如今已经遍及世界各地,虽然镉的毒性比铅大得多,但这些电池已通过安全标准评估。钙钛矿企业或许可以从这一成功案例中学习可靠的封装技术和严格的测试方案。
美国麻省理工学院的研究人员此前在铅的处理方面取得了一项令人振奋的进展:他们证明,车用铅酸蓄电池中的铅可以被安全地回收再利用,并用于制造钙钛矿电池。解决安全问题的另一条途径就是完全取消铅的使用。一些团队曾发表相关文章报道了用锡代替铅制备钙钛矿电池的初步结果,然而含锡电池在效率和稳定性上都逊色于含铅电池。
由此看来,钙钛矿的变革者们需要给出一个在经济上更具说服力的理由,以吸引足够的投资来扩大生产规模。虽然钙钛矿电池所需的原材料十分充足,且可以较低温度下使用廉价设备进行生产,但还需要考虑“周边系统成本”,这包括安装材料和人力成本、安装许可证和系统检查相关费用以及其他相关的费用。
与硅电池结盟
根据目前的情况看,钙钛矿电池或许可以与硅电池结成“联盟”,从而在现有的光伏市场上形成有力竞争。研究人员称,在硅层上方加一层钙钛矿太阳能电池,可以将二者结合并形成一个“叠层”太阳能电池。钙钛矿材料能够很好地利用太阳光中能量较高的光(如蓝光或紫外光),这正好是硅所无法吸收的部分,这样便能激发更多具有较高能量和光电压的电子。研究者们预测,未来如果将最好的硅组件和钙钛矿器件合理地整合在一起,在不用大幅改动两者制造技术的情况下就可以获得超过30%的效率,同时,周边系统成本也将会大大降低。
逆向拓展
钙钛矿太阳能电池的迅速崛起也为科学家们和工程师们带来了其他方面的启发,如可以利用钙钛矿材料来制备其他类型的光电功能器件。此前,研究人员已用金属卤化物钙钛矿材料制造出发光二极管(LED)和激光器,它们能通过冷发光过程有效地放出光。尽管针对此类新颖产品的研究才刚刚开始,但研究者相信,这一领域将会越来越受到大家的关注。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
2月27日,赣州市工业和信息化局发布关于向社会公开征求《赣州市未来产业发展实施意见(征求意见稿)》意见的公告,公告显示,以赣州经开区、南康区、赣县区、定南县为重点,抢抓能源革命机遇,重点布局太阳能、氢能等领域。太阳能加强钙钛矿太阳能电池、光伏建筑一体化等新型太阳能技术、材料和装备研
日前,有投资者向京山轻机提问,钙钛矿不仅可用于太阳能电池,也可用于LED和显示技术、量子技术等等。贵司的设备生产的钙钛矿是否可用于除太阳能电池以外的其它领域?或者是否具有提供相应设备的能力?2月21日,京山轻机表示,当前公司的发展战略聚焦于光伏装备和包装装备这两大核心业务。公司能提供钙
日本将根据内阁批准的第7个战略能源计划,到2040财年在电力结构中实现40%至50%的可再生能源份额,这将比2023年达到的22.9%有所增加,使可再生能源成为其能源系统的中心。根据日本经济产业省(METI)的计划,太阳能是可再生能源中的重点技术。考虑到日本缺乏合适的太阳能地点,政府的目标是在下一代太阳
2月5日,衢州市委召开“工业强市、产业兴市”打造高质量发展建设共同富裕示范区市域样板推进会。会上共有76个项目签约,计划总投资594.5亿元。其中,年产5GW钙钛矿太阳能电池产业基地项目签约常山县。据悉,该项目计划总投资40亿元,用地面积500亩。一期计划投资15亿元,租用100亩厂房,建设年产1GW钙
日前,法国国家太阳能研究所(INES)校园内的CEA(法国原子能委员会)实验室开发的硅基串联钙钛矿太阳能电池已达到30.8%的效率记录。作为CEA和意大利3Sun(欧洲最大的组件制造商)领导的联合项目的一部分,所使用的串联架构超过了目前光伏超级工厂生产的传统硅技术约29%的理论效率限制。大多数国际记录
从鄂尔多斯高新区发布官微获悉,1月24日,高新区管委会、东胜区人民政府与怀宁益盛鑫磊半导体科技有限公司成功签约年产1GW钙钛矿薄膜太阳能电池项目战略合作协议。据了解,该项目将建设200MW、400MW生产线和配套的工艺研发实验室,主要生产钙钛矿薄膜太阳能电池组件,投产后可年产1GW钙钛矿薄膜太阳能
日前,临沂市兰山区人民政府办公室关于印发《兰山区推进钙钛矿太阳能电池产业发展实施方案》的通知,通知指出,到2030年,钙钛矿太阳能电池大面积制备、稳定性、转化率、良品率等关键共性技术难题实现持续突破,具备GW级大规模量产能力。钙钛矿太阳能电池产业布局持续优化,构建形成“材料—设备—电池
11月28日,以“聚焦零碳场景、共创绿氢未来”为主题的鄂尔多斯新能源研究院成果发布会在鄂尔多斯临港经济区举行。现场发布了氨氢动力矿卡130T及井下矿车、国际首款60cm幅宽离子溶剂膜产品、钙钛矿太阳能电池及钙钛矿/晶硅叠层电池、房-车-网融合与零碳微网系统4项技术成果。鄂尔多斯新能源研究院与3家
近日,由中国国际科技促进会钙钛矿产业分会主办、通威股份等联合主办的“中国钙钛矿与叠层太阳能电池(大西南)产业化论坛”在四川成都召开。本次会议为首次面向西南地区的钙钛矿论坛,钙钛矿全产业链企业及西南地区著名高校钙钛矿研究团队均出席参会,是一场面向全国的全方位领先交流盛会。通威股份光
11月20日,2024第九届国际(三亚)铝产业链绿色发展高峰论坛开幕式在海南省三亚举行。开幕式上还举行了滨州市铝产业重大投资合作项目签约仪式,20个项目签约,总签约金额157.4亿元。其中,中尽国际控股集团有限公司3GW钙钛矿太阳能电池生产线项目签约邹平市。此前,桓台县商务局组织召开鑫兰德100MW钙
从南京大学获悉,近日,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组在全钙钛矿叠层太阳电池领域取得新突破。经国际第三方权威认证机构测试,面积为1.05cm的全钙钛矿叠层太阳电池稳态光电转换效率高达28.2%,刷新了该尺度全钙钛矿叠层太阳电池的世界纪录效率,进一步推动了全钙钛矿叠层太阳电池的
三年,用三份提案,构建起新能源产业可持续发展的“绿色闭环”。翻看第十四届全国政协委员、人口资源环境委员会委员、中国华润(集团)有限公司环境健康和安全部专家张利文的履职档案,三份提案串联起中国新能源产业绿色发展的关键进程。这位深耕环保领域30余年的“老兵”,用精准的切口推动光伏回收政
2月28日,国家统计局发布中华人民共和国2024年国民经济和社会发展统计公报。初步核算,全年国内生产总值1349084亿元,比上年增长5.0%。全年人均国内生产总值95749元,比上年增长5.1%。国民总收入1339672亿元,比上年增长5.1%。全员劳动生产率为173898元/人,比上年提高4.9%。其中提出,全年规模以上工
在光伏产业加速向高效化、场景化演进的新周期,协鑫集成以技术迭代速度与产品价值深度双向突破,再次向市场展现了“协鑫速度”。截止2025年2月,协鑫集成GPC2.0电池效率突破27.5%,较去年12月底产品发布提升0.4个百分点,产能爬坡速度超预期,有望提前实现规模化量产。基于容量、收益、可靠超配优势的G
近日,安徽省蒙城县生态环境分局发布了2GW新型高效碲化镉薄膜太阳能电池(一期)项目环境影响评价第一次公示。根据公示内容,该项目建设单位为安徽繁星能源科技有限公司。本次拟租赁蒙城经济开发区内生产车间59,934平方米,按碲化镉发电玻璃生产车间工艺要求进行改造,购买、安装碲化镉发电玻璃加工生
2月27日,赣州市工业和信息化局发布关于向社会公开征求《赣州市未来产业发展实施意见(征求意见稿)》意见的公告,公告显示,以赣州经开区、南康区、赣县区、定南县为重点,抢抓能源革命机遇,重点布局太阳能、氢能等领域。太阳能加强钙钛矿太阳能电池、光伏建筑一体化等新型太阳能技术、材料和装备研
日前,有投资者向京山轻机提问,钙钛矿不仅可用于太阳能电池,也可用于LED和显示技术、量子技术等等。贵司的设备生产的钙钛矿是否可用于除太阳能电池以外的其它领域?或者是否具有提供相应设备的能力?2月21日,京山轻机表示,当前公司的发展战略聚焦于光伏装备和包装装备这两大核心业务。公司能提供钙
日本将根据内阁批准的第7个战略能源计划,到2040财年在电力结构中实现40%至50%的可再生能源份额,这将比2023年达到的22.9%有所增加,使可再生能源成为其能源系统的中心。根据日本经济产业省(METI)的计划,太阳能是可再生能源中的重点技术。考虑到日本缺乏合适的太阳能地点,政府的目标是在下一代太阳
北极星太阳能光伏网获悉,2月10日上午,江苏省淮安市清江浦区项目攻坚暨优化营商环境大会召开,会上提到,伏图拉项目一期已经全面竣工。据悉,在清江浦区投资建设的伏图拉N型电池片淮安基地项目是意大利伏图拉新能源集团布局光伏垂直一体化产能的重要开端,项目计划总投资50亿元,计划分两期建设,建成
自获得国家重点研发计划立项批复后,东方日升全球光伏研究院(以下简称“研究院”)积极推动HJT+技术的创新发展。2月16日,经国家太阳能光伏产品质量检验检测中心权威认证,研究院研发的钙钛矿/晶硅异质结叠层太阳能电池成功实现了30.99%的转化效率。这一突破不仅彰显了研究院深厚的技术积淀和卓越的创
近期,印度光伏制造商WaareeEnergiesLimited宣布,其位于印度古吉拉特邦Navsari区Chikli的Degam村的1.4GW太阳能电池工厂正式投产。该工厂包含三条PERC电池生产线,每条年产能467MW,最大可生产210mm×210mm规格的电池片,日均产能达448,800片,核心设备使用寿命为5年。根据Waaree今年早些时候曾宣布,
2月4日,商务部、海关总署公布对钨、碲、铋、钼、铟相关物项实施出口管制的决定,包括碲,碲是生产碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池所需的原材料。原文如下:根据《中华人民共和国出口管制法》《中华人民共和国对外贸易法》《中华人民共和国海关法》《中华人民共和国两用物项出口管制条例》有关规定,为维
北极星太阳能光伏网自西湖大学官网获悉,近日,西湖大学未来产业研究中心、工学院王睿团队在柔性叠层太阳电池领域取得了重要突破,成功让钙钛矿与铜铟镓硒这两种材料叠在一起,使得光电转换效率达到23.4%。北京时间2025年2月3日,相关研究论文以“Divalentcationreplacementstrategystabilizeswide-ban
近日,经第三方权威机构认证,中国华能集团有限公司(以下简称“中国华能”)自主研发的大面积钙钛矿-晶硅叠层电池转换效率达26.12%(孔径面积1337.4平方厘米),标志着华能在钙钛矿电池技术研发方面取得新突破。该技术由华能清洁能源技术研究院牵头,华清钙钛矿光伏技术(北京)有限公司研发。钙钛矿
从南京大学获悉,近日,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组在全钙钛矿叠层太阳电池领域取得新突破。经国际第三方权威认证机构测试,面积为1.05cm的全钙钛矿叠层太阳电池稳态光电转换效率高达28.2%,刷新了该尺度全钙钛矿叠层太阳电池的世界纪录效率,进一步推动了全钙钛矿叠层太阳电池的
7月24日,中国光伏行业协会在浙江省温州市召开“光伏行业2024年上半年发展回顾与下半年形势展望研讨会暨2024光伏行业供应链发展(温州)论坛”。会议上,光伏行业协会为推动光伏电池效率标定的准确性、科学性、规范性与一致性,促进行业长期良性发展,发布关于进一步提升光伏电池效率计量测试能力的倡
7月3日,国际权威的太阳能电池世界纪录榜《Solarcellefficiencytables》(Version64)发布中国科学技术大学徐集贤教授团队钙钛矿电池性能世界纪录,认证稳态效率性能达26.7%。这是该团队继2022年(Version60)、2023年(Version63)之后代表中国科大持续第三次更新该世界纪录榜。2023年该团队创造的反
今日,全球领先的光伏企业晶科能源宣布,公司基于N型TOPCon的钙钛矿叠层电池研发取得重大突破,经中科院上海微系统与信息技术研究所检测,其转化效率达到33.24%,大幅提升了晶科能源之前保持的同类叠层电池32.33%的最高转换效率,实现了累计26次打破光伏产品效率和功率世界纪录的卓越成就。针对此次破
西班牙当地时间5月7日下午(北京时间5月8日凌晨),全球领先的太阳能科技公司隆基绿能在西班牙马德里重磅发布了晶硅电池效率新纪录与全新一代超高价值组件产品Hi-MO9。隆基绿能创始人、总裁李振国,隆基绿能副总裁佘海峰,隆基绿能首席科学家、中央研究院副院长徐希翔博士,及全球客户代表、媒体记者等
26.36%、26.7%、33.9%……这不仅仅是数字,更是光伏电池技术在2023年一次次的重大效率突破,充分展现了中国光伏技术的底蕴与实力。据北极星跟踪统计,2023年,光伏电池效率刷新世界/行业记录共计12次,尤其在下半年,隆基绿能、中来股份等各家光伏企业在新一代电池技术上不断发力、不断突破。1、26.7%2
12月5日,有投资者在投资者关系互动平台向东方日升提问,到目前为止,公司的异质结电池和伏羲组件量产产能是多少?电池和组件良率是多少?平均量产转换率是多少?东方日升于12月25日回复,目前公司主要的在建的异质结电池组件产能是位于宁海的“浙江宁海5GWN型超低碳高效异质结电池片与10GW高效太阳能
近日,经德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)权威认证报告,隆基绿能自主研发的背接触晶硅异质结太阳电池(HeterojunctionBackContact,HBC),利用全激光图形化可量产制程工艺获得27.09%的电池转换效率,创造单结晶硅太阳能电池效率的新世界纪录。这是继2022年11月隆基绿能创造26.81%的硅太阳能电池效率世界
近日,一道新能收到国家光伏产业计量测试中心(NPVM)最新N型TOPCon高效电池的认证报告,搭载一道新能自主研发的大面积(333.8cm)TOPCon4.0技术的电池开路电压再创新高,达到735mV!打破了一道新能今年5月创造的730mV电压记录,再创TOPCon电池开路电压的世界记录,成为全球开路电压最高的TOPCon太阳电
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!