聚焦|第三代光伏材料钙钛矿渐行渐近

2018-05-04 06:48:52 太阳能发电网
在光伏电价接近平价上网之际,行业在新技术路线的竞争呈加速状态。2017年下半年,轻薄、价低的钙钛矿太阳能电池异军突起,其商业价值日益受到广泛关注,为行业发展提供了新的方向。

材料短板已获突破

与硅基电池相比,钙钛矿电池仍是新人,从实验室走到台前尚不足半年。目前,业内现在对于钙钛矿的质疑声音颇多。“有毒”、“怕紫外线”、“怕水”、“寿命短”常伴钙钛矿成为搜索热词。

范斌认为这些说法并不科学。他说:“这主要是指钙钛矿含铅,但钙钛矿组件的含铅量比普通电子电气设备低得多,甚至比现在使用含铅焊料的常规组件的含铅量更低。”他进一步解释道,在钙钛矿电池里,钙钛矿层非常薄,只有0.5微米左右,组件含铅量仅为0.006%。根据欧盟RoHS标准规定,铅含量不能超过0.1%,因此,有毒之说言过其实,其实钙钛矿不仅完全符合RoHS标准,甚至比该标准含量还低。“如果从发电量角度考虑,利用钙钛矿电池每发一度电所涉及的铅元素含量比现有火力发电制造废料里的铅含量还低。”颜步一说。

即便如此,现仍有如南京工业大学等院校仍致力于研发无铅钙钛矿电池在光伏上的应用。“由于无铅钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性与含铅钙钛矿电池还有差距,因此现阶段对其的关注更多还是集中在学术研究领域。”颜步一如是说。

而针对其他质疑,姚冀众表示,这些质疑可以被归纳为是对钙钛矿稳定性和工艺良率的疑问,都源自钙钛矿研发开始之初学术界遇到的普遍问题,但实际上,国内钙钛矿产业化的机构已经拥有了完整的解决方案,技术均已获得突破。

初备产业化条件

相关材料显示,钛矿技术产业化起步始于2014年,但近两年钙钛矿技术发展频传捷报,2017年还被路透社列为2017诺贝尔化学奖的热门提名,全球众多拥有半导体材料研究背景的机构,都在争相进入其产业化的研究中。
产业化进程中一个最重要的指标是钙钛矿组件的转换效率。据了解,实验室研究数据,自2015年起,经过权威机构认证,钙钛矿小组件(面积大于10平方厘米,小于100平方厘米)的最高转换效率提高了5.3%,发展较快。

但在寿命方面,钙钛矿的表现也是一个未知数;且硅基太阳能电池设置了一个难以逾越的标杆,这对任何要想替代传统硅基太阳能电池的新型太阳能电池都是极大的考验。

姚冀众坦言,现在并没有为钙钛矿太阳能电池量身定制的老化测试。目前,学术界和工业界普遍参考晶硅电池的IEC61215认证标准进行稳定性测试。虽然,钙钛矿的稳定性已经获得了长足的发展,但是使用寿命还需要有第一批商业化的组件实测才能获得。”范斌表示,根据研究结果,在采用新的电极材料之后,寿命问题也已经获得解决。

虽然全球许多企业在为钙钛矿太阳能电池产业化做着努力,但目前国内对钙钛矿技术到底是作为技术储备还是产业化推广颇有争议。“钙钛矿技术发展到今天已经不是简单的技术储备了,自技术兴起以来,得到了学术界和产业界极大的关注和投入。短短几年转换效率及稳定性都有很大提高,已经具备了产业化条件。”姚冀众认为,“就纤纳光电来说,目前正在为接下来的量产做最后准备。国家产业战略、自主知识产权的核心技术以及公司自身的研发创新续航力都给了我们很大信心。”

颜步一还着重肯定了钙钛矿的社会经济价值,认为发展钙钛矿有利于中国技术引领世界的科技自信、节能环保及扶贫等。颜步一说:“由于钙钛矿太阳能电池柔性、透明和彩色的特性,依靠分布式光伏和可穿戴的发电设备,太阳能可以更好的服务于人们日常工作及生活;其产品将有望引领未来社会的能源革命,实现发电集成对用电需求的全方位覆盖,为智慧城市、绿色建筑、多能互补建设提供灵活多样的新光伏智能解决方案。”



作者:董梓童 来源:中国能源报 责任编辑:jianping

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