钙钛矿光伏太阳能电池概述

发布日期：2023-12-03 00:00 来源：http://www.desunpv.com 点击：

钙钛矿太阳能电池是一种薄膜光伏（PV）技术，利用具有独特晶体结构（钙钛矿）的化合物。这些材料由于其高光吸收、低成本生产潜力和易于制造而受到关注。另一方面，硅基太阳能电池由于其稳定性和成熟度，几十年来一直是主导技术。

1.钙钛矿太阳能电池的优点

与传统硅基太阳能电池板相比，钙钛矿太阳能电池具有多种优势：

高效率：钙钛矿硅电池最显着的优势之一是其高转换效率的潜力。超过 32% 阈值的能力为在给定表面积上产生更多电力开辟了新的可能性，从而增加了发电量并降低了成本。

制造成本低：钙钛矿太阳能电池可以使用低成本制造技术（例如溶液加工或印刷方法）生产，这使其成为传统硅基太阳能电池的经济高效替代品。

串联配置：串联配置能够互补吸收太阳光谱的不同部分。钙钛矿太阳能电池擅长捕获高能光子，而硅电池在捕获低能光子时效率更高。通过将两者结合起来，可以利用更广泛的太阳光谱，从而提高整体效率。

多功能应用：钙钛矿太阳能电池可以设计成柔性、轻质和半透明的，从而实现广泛的应用。它们可以集成到建筑材料、窗户、车辆、可穿戴设备和便携式电子产品等中。

宽光谱吸收：钙钛矿材料具有宽吸收光谱，即使在弱光或室内照明条件下，也能有效地将阳光转化为电能。

2.研究与量产进展

2023年，全球钙钛矿电池技术效率突破与量产又有重要进展。

2月，澳大利亚国立大学 (ANU) 研究人员利用钙钛矿-硅串联太阳能光伏 (PV)电池实现了 30.3% 的效率，这是钙钛矿电池效率的一个重要里程碑，极大鼓舞了澳大利亚政府的投资信心。

澳大利亚在 2021 年设定了“太阳能 30 30 30”目标，具体来说就是到2030年在公用事业规模上实现30%的组件效率和每瓦30澳分。对于晶硅来说不可能实现的30%效率，在钙钛矿材料上已经看到了曙光。

据路透社报道，牛津光伏公司计划今年将其钙钛矿硅串联电池商业化，转换效率为27%，发电量为24%。相比之下，目前市场上大多数硅面板的良率在 20% 至 22% 之间。法国 IPVF 太阳能研究所与Voltec Solar 公司合作建造Tandem 4T 钙钛矿/硅电池工厂中生产。

2023年初，极电光能150MW钙钛矿光伏生产线正式投产，并计划在年内启动吉瓦级量产线的建设；，南京大学谭海仁教授团队全钙钛矿叠层电池的效率和稳定性上取得重要进展，同时其创立的仁烁光能公司150MW钙钛矿电池量产中试线项目已正式动工。

3月，中国光伏行业协会标准化技术委员会钙钛矿光伏标准专题组成立，6月由华能清能院主持编制的中电联《钙钛矿光伏组件》标准送审稿顺利通过专家组审查。

4月，纤纳光电获得全球首个CQC & VDE钙钛矿产品国内外IEC双认证；协鑫光电2米*1米大面积商用钙钛矿组件光电转换效率达到16.02%。

5月，全球最大薄膜光伏公司First Solar收购瑞典钙钛矿技术先进企业Evolar AB；

5月，脉络能源宣布获得高捷资本天使投资。

2023年6月，在2023年欧洲国际太阳能展（Intersolar Europe 2023）上，隆基宣布基于商用CZ硅片的钙钛矿/晶体硅串联电池效率达到了33.5%，打破之前在海第十六届SNEC刚发布的31.8%纪录。

瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) Xin Yu Chin 及其同事使用了钙钛矿顶部电池和硅底部电池，并在电池加工过程中添加了膦酸。他们的电池效率为 31%；Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB)团队采用了一种名为碘化哌嗪的离子液体来提高串联太阳能电池的效率，效率高达 32.5%。

最新消息，钙钛矿公司光晶能源已完成1.6亿元A轮融资，将开建100MW中试线，专注印刷技术体系实现钙钛矿组件规模化落地；大正微纳全球第一个百兆瓦柔性（轻质化）钙钛矿组件生产基地项目落地厦门海沧。

3.对太阳能行业的影响

钙钛矿硅太阳能电池的进步对太阳能光伏行业具有重大影响。。它们具有高效率和低成本的制造潜力，超越传统的硅电池，从而提高功率输出并加速可再生能源的采用。

钙钛矿硅电池板的成本降低潜力可以带来电网平价，使太阳能与化石燃料相比具有成本竞争力，并推动广泛采用。此外，钙钛矿电池的薄而柔韧的特性使其能够集成到各种表面，提供美学吸引力和太阳能发电创新应用的潜力。

4.挑战与未来前景

由于对清洁能源的需求不断增加以及太阳能电池板效率和稳定性的进步，钙钛矿太阳能电池市场预计在未来几年将增长。然而，需要进一步的研究和开发努力来克服挑战并实现该技术的广泛商业化。尽管钙钛矿硅太阳能电池的效率达到了32%以上，但广泛的商业应用仍存在一些障碍需要解决。

稳定性和耐用性：钙钛矿太阳能电池由于暴露于湿气、氧气和光线而导致材料降解而遇到耐用性问题，这促使人们不断进行研究以提高其稳定性和使用寿命。

扩大生产规模：研究人员和行业利益相关者正在努力通过优化制造工艺和开发有效的环境保护封装方法来克服扩大钙钛矿材料生产规模的挑战。

成本竞争力：钙钛矿硅太阳能电池板虽然具有最初的成本优势，但仍需要广泛的研究和开发来提高其成本效益，包括实现规模经济、改进制造技术和降低材料成本，以促进其广泛商业化。