作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2023/6/19 8:03:14
选择字号:
光伏“新秀”钙钛矿电池崭露头角

 

钙钛矿太阳能电池示意图。图片来源:技术探索网站

今年4月,七国集团气候、能源和环境部长会议发布《联合声明》称,将“推进钙钛矿太阳能电池等领域的技术革新”,钙钛矿太阳能电池这一能源领域的“新秀”引发强烈关注。

近日,《日本经济新闻》也集结部分专家,对太阳能、风能、核电、二氧化碳回收等5个领域备受瞩目的11项脱碳技术的普及程度进行了评估,结果发现,在即将实现商用的领域中,最引人关注的是下一代太阳能电池——钙钛矿电池,其可能成为能源行业的“游戏规则改变者”。

专家指出,钙钛矿太阳能电池凭借高效率、低成本、低能耗、应用场景丰富等特点,在降低光伏成本革命中备受关注,但其耐用性和稳定性仍需进一步提高。

下一代技术蓄势待发

2013年,《科学》杂志评选十大突破,钙钛矿太阳能电池入选,被称为最有前景的下一代光伏技术。

《日本经济新闻》在报道中指出,当前,钙钛矿电池主要有单结钙钛矿电池和叠层钙钛矿电池。叠层钙钛矿电池指钙钛矿层可堆叠在彼此之上,也可堆叠在传统晶硅太阳能电池之上,形成能吸收更宽太阳光谱的“串联”电池。

据美国《华尔街日报》网站近日报道,单结钙钛矿电池的理论转换效率可达33%,而钙钛矿/硅串联电池的理论转化效率可达43%,都超过单晶硅电池29.4%的理论转换效率。今年6月,阿卜杜拉国王科技大学称,该校研制的钙钛矿/硅串联太阳能电池的转换效率高达33.7%,创下世界纪录。

此外,钙钛矿电池还具有轻、薄、可弯曲等特点,可铺设在传统硅基电池无法覆盖的墙壁表面或列车车顶,操作工序十分简单,且价格几乎减半。东京大学教授濑川浩司的测算显示,到2030年日本钙钛矿电池覆盖的面积最大可达470平方公里,发电能力为600万千瓦,相当于6个核电站。

法兰西岛光伏研究所项目总监格雷戈里·马克表示,钙钛矿层比硅层薄很多,使用的材料减为约1/100。而且,这些材料可在较低的温度下加工,从而节省能源、减少排放。

引国际投资热潮

在全球脱碳浪潮下,硅基电池的性能正在接近其理论极限,钙钛矿太阳能技术已成为众多企业眼中的“香饽饽”。

欧洲PEPPERONI项目于去年11月1日启动,旨在推进欧洲大陆的叠层太阳能光伏电池的制造和产能,重点关注钙钛矿/硅叠层电池,这一项目将持续4年,由“欧洲地平线”计划与瑞士教育、研究和创新秘书处共同资助。

法国光伏组件商Voltec Solar和法兰西岛光伏研究所合作,计划到2030年建设一处规模达5吉瓦的钙钛矿/硅串联太阳能电池“超级工厂”。法兰西岛光伏研究所总经理罗杰·德罗兹多夫斯基-施特雷尔表示,这是一场技术革命,与传统技术目前可实现的最佳效率相比,它不仅能够在光伏组件层面实现30%的效率,还能通过利用回收材料,减少能耗和材料消耗。Voltec Solar公司总经理卢卡斯·韦斯则强调,串联技术将是未来十年的主导光伏技术。

英国牛津光伏公司计划今年推出其商用钙钛矿/硅叠层电池,预计转换效率为27%。该公司也计划在德国柏林附近扩建其试点工厂,并在2030年左右将生产规模扩大到10吉瓦。

耐用性和可靠性亟待完善

据麻省理工学院(MIT)网站报道,虽然钙钛矿显示出巨大的前景,多家公司已经开始进行商业化生产,但耐用性仍然是其面临的最大障碍。硅太阳能电池板在使用25年后,仍能保持25%的功率输出,但钙钛矿电池下降得很快。

不过,科学家们已经取得重大进展:钙钛矿太阳能电池的“寿命”从最初的几小时,增加到几周、几个月,最新“出炉”电池的使用寿命可长达几年。

澳大利亚新南威尔士大学工程学教授马丁·格林表示,钙钛矿制造商需要证明电池板的使用寿命为25—30年,这是行业标准。牛津光伏公司首席技术官克里斯·凯斯称,该公司已将其钙钛矿/硅叠层电池设计为达到或超过25年的使用寿命。

MIT光伏研究实验室负责人托尼奥·博纳西西指出,钙钛矿的一个优点是它们在实验室中相对容易制造,其化学成分很容易组装,但材料在室温下容易结合在一起,也容易分开。

为解决这一问题,有些研究人员使用各种保护材料来封装钙钛矿,使其免受空气和潮湿的影响。

博纳西西参与的一项研究表明,一旦钙钛矿的使用寿命超过10年,加上其制造成本低廉,就能在很多大型公用事业场所替代硅基太阳能电池。


 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
银河系发现巨大黑洞 史上最亮伽马射线暴来自一颗坍缩的恒星
中国天眼揭秘宇宙“随机烟花” 导师:年年审毕业论文,总有这些问题!
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文