登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
钙钛矿太阳能电池的效率发展图
钙钛矿太阳能电池,不含钙也不含钛
提到钙钛矿太阳能电池,有人可能理所当然地会想到钙和钛元素,有趣的是此类太阳能电池中既没有钙也没有钛。它得名于其中的吸光层材料:一种钙钛矿型物质。
钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Perovski的名字命名的,最初单指钛酸钙(CaTiO3)这种矿物,后来把结构为ABX3以及与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。在今天介绍的钙钛矿太阳能电池中,阳离子A通常是有机离子CH3NH3+、C2H5NH3+等,B通常为二价金属离子,如Pb2+、Sn2+等,X则为卤素阴离子(Cl-、Br-、I-)。这种材料中既含有无机成分,又含有有机分子基团,所以人们将这类材料称作杂化钙钛矿材料。
钙钛矿太阳能电池是一种将光能转化为电能的装置,其本质是半导体二极管,发电原理也正是基于PN结的光生伏特现象。PN结是由一个N型掺杂区(N为Negative的字头,这类半导体由于含有较高浓度的电子,带负电而得此名)和一个P型掺杂区(P为Positive的字头,这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”,相当于正电荷,带正电而得此名)紧密接触所构成的,其接触界面称为异质结界面(PN结)。当太阳光照射在半导体PN结上时,会激发形成空穴-电子对(激子)。
激子形成过程示意图
由光照产生的激子首先被分离成为电子和空穴,然后分别向阴极和阳极输运。带负电的自由电子经过电子传输层进入玻璃基底,接着经外电路到达金属电极。带正电的空穴则扩散到空穴传输层,最终也到达金属电极。在此处,空穴与电子复合,电流形成一个回路,完成电能的运输。
钙钛矿太阳能电池的构造与运行机理示意图
钙钛矿电池“秀”在哪?
钙钛矿太阳能电池被看作第三代太阳能电池,与传统的太阳能电池相比有着突出的优势。例如,第一代单晶硅太阳能电池,要求纯度高达99.99%,生产过程复杂且能耗高、污染大;第二代薄膜太阳能电池的生产能耗成本虽然有所下降,但仍需要依赖铜、铟等贵金属,而且还伴随有剧毒的副产物产生。钙钛矿太阳能电池大多采用溶剂工艺,其原料多为液态,能在常温下制备,而且在未来完全可以通过印刷技术制备大面积的柔性太阳能电池以及用于可穿戴智能设备。
钙钛矿太阳能电池距离商业化还有多远?
尽管目前钙钛矿太阳能的光电转化效率已经超过了24%,而且在材料成本和制造成本方面均具有显著的市场优势,但器件的稳定性问题一直制约着它的商业化生产,甚至在美国国家能源部可再生能源实验室(NREL)的认证表上被打上了“不稳定”的标签。
在实验室操作过程中,人们发现钙钛矿太阳能电池被制备出来后,若放置于室温环境下,效率会随着时间的增长而衰减。其根本原因在于吸收层所用的钙钛矿材料对水、热、氧环境极度敏感,使得其结构不稳定,易产生不可逆转的降解。目前钙钛矿太阳能电池的寿命远低于硅基太阳能电池(25年),因此为了实现钙钛矿太阳能电池大规模的商业应用,急需解决其自身的稳定性问题。
以典型的钙钛矿电池材料--CH3NH3PbI3(甲胺铅碘)为例,它在水氧条件下会转变为固态的PbI2晶体和挥发性的CH3NH2和HI气体,对电池器件产生永久性破坏,具体反应过程如下:
甲胺铅碘的分解反应示意图
为了提高钙钛矿太阳能电池的稳定性,除了通过替换材料组分或进行化学修饰从本质上提高它的耐湿性外,最常用的方法就是利用封装保护及采用疏水性电极来防止水分对器件的侵蚀。另外,光照是太阳能电池工作时不可避免的条件,工作条件下连续光照产生的热量会加速钙钛矿的分解和诱发离子迁移。离子迁移问题被认为是导致钙钛矿材料和器件性能衰减的主要原因之一。由于甲胺铅碘材料中的有机基团和卤素离子在常温下也会通过缺陷和晶界实现长距离的迁移,因此找出一种有效抑制离子迁移的方法已成为解决钙钛矿材料及器件稳定性问题的关键。
新研究的突破在哪?
此前的研究发现,钙钛矿太阳能电池在光照下的稳定性衰减迅速,并且随光照强度的增加稳定性衰减速度增快。近日《自然》报道的钙钛矿太阳能材料在稳定性方面的重大突破就是找到了在强光照和热环境中有效抑制离子迁移的方法。研究发现,用离子液体修饰过的钙钛矿太阳能电池在70-75℃的全光谱太阳光照射下,连续运行超过1800小时后,最稳定的封装器件的性能仅下降了5%左右,完全满足室温下稳定高效的光伏器件要求。离子液体作为一种液态离子化合物,不仅可以使得钙钛矿在电子传输层更好地生长,而且它还可以与作为电子传输层的TiO2发生很强的电子相互作用,进而促进电子迁移率。另一方面,由于含铅材料对环境的不友好性,研究者也正在努力实现无铅化,最直接的方法是利用同族的Sn元素代替Pb元素,但相应会带来电池转换效率的降低。目前有学者提出用废弃的铅制作钙钛矿太阳能电池,以此解决废弃铅的处理难题。然而要完全实现无铅化仍然是钙钛矿太阳能电池领域一个充满挑战的事情。
钙钛矿太阳能电池有望实现建筑一体化
虽然目前在钙钛矿太阳能电池的商业化路途中仍然存在着一些“拦路虎”,但是其突飞猛进的发展速度,以及制作工艺简单、低成本、柔顺性好等优点是毋容置疑的。我们有理由相信随着科学家的不断专研,在不远的将来基于钙钛矿电池的产品就可走进咱们寻常老百姓的生活了,让我们拭目以待吧。
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。
北极星储能网获悉,5月20日,内蒙古鄂尔多斯市科学技术局发布鄂尔多斯6家新型研发机构发布9项前沿科技成果,其中,北京大学鄂尔多斯能源研究院张宇闻发布“iMEMS储能电池能量管理系统技术”,该技术可实现储能系统内部微电网的能量控制,对智能电网的能量实施正确、高效的能量自动分配和管理。鄂尔多斯
北极星太阳能光伏网获悉,4月28日,吉林省长春新区管理委员会发布长春日耀光电科技有限公司钙钛矿太阳能电池无尘车间建设项目拟审批公示。根据公示,项目位于长春北湖科技开发区长智光谷产业园西地块A1栋,投资1000万元,建筑面积2237平方米,主要从事钙钛矿太阳能电池模组的研发。详情如下:长春日耀
4月16日,经美国国家可再生能源实验室(NREL)认证,隆基自主研发的晶硅-钙钛矿两端叠层电池转换效率达到34.85%,再次刷新晶硅-钙钛矿叠层电池转换效率世界纪录。消息一出,关于隆基“量产一代、研发一代、储备一代”的产品研发体系再次引发行业关注和讨论。1年零5个月,提升0.95%光电转换效率是光伏技
4月21日,全球知名知识产权综合信息服务提供商IPRdaily发布了《全球太阳能电池及组件发明专利排行榜(TOP50)》《全球钙钛矿太阳能电池发明专利排行榜(TOP30)》和《全球TOPCon太阳能电池发明专利排行榜(TOP30)》三大榜单。其中,在全球钙钛矿专利布局前三的企业中,天合光能作为唯一的中国企业,以
从钙钛矿光链官微获悉,4月11日,浙江绍兴柯桥区招商引资工作会议召开。会上,举行了重大产业链项目集中签约仪式,共有43个项目签约,其中24个项目现场签约,计划总投资达317亿元,项目主要涉及光电信息、新型复合材料等领域。杭绍临空示范区共有13个项目签约,计划总投资达110亿元。其中,新一代光伏
4月10日,天合光能发布公告称,公司近日与全球钙钛矿/晶硅太阳电池技术领军企业OxfordPhotovoltaicsLtd.(以下简称“牛津光伏”)正式达成独家专利许可协议,通过此次合作,公司获得了在中国内地研发、制造、销售、许诺销售、使用、分销基于牛津光伏钙钛矿电池技术和钙钛矿/钙钛矿叠层技术及钙钛矿/晶
3月12日,佛山市2024年国民经济和社会发展计划执行情况与2025年计划草案的报告。2024年,佛山建成23项电力主网工程,投产1683项电网项目,供电可靠性连续14年排名全国前十。2025年,佛山将加强电网规划建设,推动500千伏楚庭第二通道线路工程、220千伏乐顺输变电工程等一批重点项目开工建设,持续提升
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
北极星氢能网获悉,近日,北京市经济和信息化局开始征集《北京市绿色能源新技术新产品首应用目录(第一批)》,本次目录产品征集主要面向电解水制氢装备、液氢装备、固态储供氢装备、氢气压缩机、高温燃料电池、氢燃机等领域。原文如下:北京市经济和信息化局关于征集《北京市绿色能源新技术新产品首应
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
技术革新是光伏行业亘古不变的核心命题。正泰新能专研TOPCon电池技术领域,推出ZBB-TOPCon系列高效产品,重构光伏组件技术方案,在效率与可靠性双重维度树立行业标杆。三大核心技术,效率与可靠性双突破正泰新能ZBB-TOPCon组件系列以高效TOPCon5.0电池技术、创新ZBB-TOPCon电池网版技术与行业领先一体
据港交所5月29日披露,江苏日御光伏新材料股份有限公司(简称:日御股份)向港交所主板递交上市申请,国泰君安国际为其独家保荐人。招股书显示,日御股份是中国江苏省无锡市的一家导电银浆料与金属化浆料方案供应商,专注导电光伏银浆制造和供应,产品涵盖PERC、TOPCon、BC、HJT等各类技术路线,其中HPBC
五月的华南,初生的夏天,天很蓝,水很清,微风轻拂,细雨润泽,打开了五彩斑斓的大自然调色盘。中国华南地区纬度较低,太阳高度角较大,接受的太阳辐射较多,夏季炎热且持续时间较长,高温可达35℃以上。同时,华南地区是我国降水较为丰富的区域之一,受季风影响,夏季常有暴雨天气出现,有时还会伴随
记者从中国广核集团(以下简称中广核)获悉,5月27日,中广核烟台招远400兆瓦海上光伏项目全容量并网发电。作为中广核贯彻新发展理念、践行“双碳”战略的创新实践,该项目成功应用自主研发的双面双玻海上光伏组件等一系列创新产品,并形成可复制的海上光伏项目施工成套工艺体系,对我国海上光伏规模化
北极星储能网讯:5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南,提到新型储能有储能电池本体技术、新型储能系统安全防护与智能测控技术2个方向可以申报。其中,高性能液流电池技术的考核指标为全钒液流电池额定功率≥70kW,体积功率密度≥160kW/m³,储能时长≥4
5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南的通知,通知指出,涉及光伏技术方向有4项:1.新型光伏电池制备技术1.AI同步辐射的钙钛矿光伏材料与器件高通量协同研发与设计技术研究内容:开发60亿+参数的钙钛矿光伏电池专用大语言及材料生成式AI开源科学基础模型
北极星氢能网获悉,5月21日,上海市科学技术委员会发布《2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南》,征集范围包括:绿色燃料、可再生能源、新型储能、新型电力系统。其中绿色燃料领域包括电催化合成氨关键技术、质子交换膜电解水制氢高性能膜电极开发及批量化制造技术、阴离子交换膜电解水制
北极星储能网获悉,4月30日,海目星发布2024年度“提质增效重回报”行动方案的评估报告暨2025年度“提质增效重回报”行动方案。其中提到,公司深度参与新一代锂电池技术固态电池设备的开发,与某固态电池的技术领军企业达成5年期战略合作协议,并签订了价值4亿元的2GWh固态电池设备量产订单,成为了行
4月16日,经美国国家可再生能源实验室(NREL)认证,隆基自主研发的晶硅-钙钛矿两端叠层电池转换效率达到34.85%,再次刷新晶硅-钙钛矿叠层电池转换效率世界纪录。消息一出,关于隆基“量产一代、研发一代、储备一代”的产品研发体系再次引发行业关注和讨论。1年零5个月,提升0.95%光电转换效率是光伏技
近日,华晟新能源在东南亚市场再传捷报——为泰国橡胶制品龙头企业SriTrangAgro-IndustryPublicCo.,Ltd.(简称“STA”)供货的13.6MW异质结项目群陆续完成并网发电。在该项目中,华晟喜马拉雅系列G12-132异质结组件以地面与水面协同部署的“水陆两栖”模式,在泰国多个地区形成独特的清洁能源矩阵,暹
近日,PV-Tech发布的2025年第一季度组件制造商可融资性评级出炉,隆基连续第21次荣膺AAA最高评级。连续21次获得AAA评级,不仅是隆基在技术创新、产品价值、经营水平等多维度卓越表现的有力证明,还凸显了权威机构对隆基企业实力和发展潜力的信心。实力加冕PV-Tech可融资性评级体系是业内权威的分析工具
6月2日,棒杰股份披露披露公告称,公司控股股东、实际控制人陶建伟及一致行动人陶士青、公司持股5%以上股东苏州青嵩企业管理合伙企业(有限合伙)(以下简称“苏州青嵩”)与上海启烁睿行企业管理合伙企业(有限合伙)签署了《股份转让协议》。根据该协议,陶建伟及一致行动人陶士青、苏州青嵩合计向上
景春梅金爱伟谢笑梅(中国国际经济交流中心课题组)2024年12月召开的中央经济工作会议指出,要“综合整治‘内卷式’”竞争。近两年来,我国光伏制造业阶段性供需失衡,“量增价减”问题加剧,出现“内卷式”竞争。光伏制造业是我国培育的重要新质生产力,长期看仍有较大发展空间。在推动光伏制造业重回
6月3日,中节能太阳能股份有限公司2025-2027年度电池片合格供应商入围征集中标候选人公示。公告显示,候选入围单位为安徽旭合新能源科技有限公司、意诚新能(苏州)科技有限公司、温州市双禾新能源有限公司、中润新能源(滁州)有限公司、弘元新材料(徐州)有限公司、常州臣佑光伏科技有限公司、江苏
6月2日,宝馨科技发布公告称,公司董事、副董事长、总裁贺德勇因个人原因辞职,不再担任公司任何职务。公司董事会已聘任马琳为新任总裁,任期至第六届董事会届满。根据公告,宝馨科技称董事会于近日收到公司董事、副董事长、总裁贺德勇先生的书面辞职报告,贺德勇先生因个人原因提请辞去公司董事、副董
5月31日,迈为股份发布公告称,公司拟向不特定对象发行可转换公司债券募集资金总额(含发行费用)不超过196,667.52万元,扣除发行费用后拟用于以下项目:据介绍,钙钛矿叠层太阳能电池制造设备生产项目的实施主体为公司和本公司全资子公司宣城迈为智能装备制造有限公司(以下简称“宣城迈为”),建设
5月30日,北极星太阳能光伏网发布一周要闻回顾(2025年5月26日-5月30日)。政策篇两部委:推动绿电直连,新能源自用不低于60%、上网不高于20%,按规缴费5月21日,国家发改委、国家能源局联合印发《关于有序推动绿电直连发展有关事项的通知》,探索创新新能源生产和消费融合发展模式,促进新能源就近就
近日,云南省发展改革委依托省级重大项目清单,建立2025年云南省重点民间投资项目库,共纳入382个项目,总投资3456.62亿元,覆盖能源工业、能源以外工业、农业、文化旅游、数字经济、商贸物流、交通、社会事业、生态环保等行业领域。其中包含新安硅材料(瑞丽)有限公司1-4#炉余热综合利用发电项目、临
5月27日上午,瓦努阿图副总理科纳坡一行莅临天合光能德阳基地参观交流,落实去年中瓦两国发布的联合声明,在应对气候变化、绿色低碳等领域务实合作,推动《联合国气候变化框架公约》及其《巴黎协定》全面有效实施。四川省外办副主任李怀强、德阳市委副书记朱莉、德阳市委外办主任顾申伟、什邡市委书记
5月27日,复旦大学迎来建校120周年,天合光能受邀参加纪念大会。值此复旦双甲子华诞前夕,天合光能董事长、复旦大学校董、兼职教授、光伏科学与技术全国重点实验室主任高纪凡在复旦园为师生带来了一堂充满时代脉搏与创业智慧的思政课,以跨越三十年的创业实践向青年学子诠释了科技报国的时代担当,正如
5月26日,亿晶光电发布公告称,公司控股股东深圳市唯之能源有限公司(以下简称“唯之能源”)持有的2亿股无限售流通股将被司法拍卖,占其所持公司股份的100%,占公司总股本的16.90%。若本次拍卖完成,唯之能源将不再持有亿晶光电股份,公司控股股东及实际控制人将发生变更。此次拍卖由广东省深圳市福田区
据泰媒报道,泰国投资委员会(BOI)19日召开会议,出台4项措施帮助泰国企业应对美关税和外部挑战。一是停止对供给过剩或易受美国及其他国家贸易限制行业的投资促进优惠,包括太阳能电池及面板制造,部分汽车零部件(铅酸电池、装饰件等不影响车辆驾驶性能和安全性的配件),金属切割,位于工业园区外且
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!