钙钛矿太阳能光伏电池特色、产业布局与展开前瞻
北极星太阳能光伏网讯:钙钛矿太阳能光伏电池是运用与钙钛矿晶体结构类似的半导体资料作为吸光资料的第三代薄膜太阳能光伏电池，具有光电转化功率高、可柔性制备、低本钱等出色优势，具有宽广的运用远景，有望引发相关范畴的动力革新。其展开大致阅历了三个展开阶段：
第一代太阳能光伏电池，首要是单晶硅和多晶硅太阳能电池。经过半个多世纪的继续展开，晶体硅太阳能电池制备工艺现已非常老练，单晶硅和多晶硅太阳能电池的实验室转化功率别离到达25.6%和20.8%，已接近理论极限水平。凭借着较为老练的技能与较高的光电转化功率，晶体硅太阳能电池在光伏市场上占有89%的肯定市场份额。但因为硅基太阳能电池的高功率依赖于高纯度的硅资料，使得其制作本钱偏高。
第二代太阳能光伏电池，首要对错晶硅薄膜太阳能电池和晶硅薄膜太阳能电池。其间非晶硅的砷化镓太阳能电池功率现在可达30%左右，可是价格贵重，归纳性价比并不高，因而多用于对功能要求很高的太空飞行器范畴。晶硅薄膜太阳能电池选用化学气相堆积或许等离子增强化学气相堆积法制备，可是硅基太阳能电池需求选用高纯度的硅资料，使光伏本钱偏高。而非晶硅薄膜太阳能电池需求选用稀土元素且制备过程中环境污染严峻，导致难以进一步推行。
第三代太阳能光伏电池，首要是钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池、有机光伏电池等一些新概念光伏电池。其间根据染料敏化太阳能电池展开起来的钙钛矿太阳能光伏电池以其较高的光电转化功率、较低的制作本钱、可制备柔性结构等优势，成为最有展开远景第三代太阳能光伏电池。2009年初次提出钙钛矿太阳能光伏电池概念，2013年被美国《科学》杂志评为十大科学打破之一，2014年被Nature杂志评为最值得等待的科技打破之一，2016年在国际经济论坛上被誉为 “最具商业化潜力的十大新式技能” 之一，2017年被路透社列为诺贝尔化学奖的抢手提名。
国外很多高校、研讨组织展开了钙钛矿太阳能光伏技能研讨，并发明了屡次光电转化功率的国际纪录，现已开端产业化推动。
英国牛津大学制备出全球首个介孔超结构钙钛矿太阳能光伏电池，完成从传统介观钙钛矿太阳能光伏电池向平面钙钛矿太阳能光伏电池的过渡。2010年12月，牛津大学的Henry J. Snaith教授创建牛津光伏公司，打破钙钛矿太阳能光伏安稳性等多项关键技能，请求200多项专利，行将完成钙钛矿太阳能光伏电池的产业化运用。2018年12月，牛津光伏公司1平方厘米面积的钙钛矿-硅叠层太阳能电池功率达28%。该公司得到多家动力公司和出资组织的战略出资，正在建造250MW钙钛矿-硅叠层太阳能电池出产线年推出商业化产品。
瑞士洛桑联邦理工学院的Michael Grtzel教授创始两步接连堆积法制备钙钛矿薄膜电池，2016年6月试制出单元尺寸为32mm*24mm的钙钛矿太阳能光伏电池，光电转化功率超越20%。2019年8月，韩国化学技能研讨所与MIT协作发明了25.2%钙钛矿光伏功率（有用面积小于1平方厘米）。加拿大多伦多大学在低本钱可印刷式钙钛矿太阳能光伏电池出产方面完成新打破，相关团队出产的新式可印刷式钙钛矿型太阳能电池能够在运用500小时后，仍保持原有功率的90%以上。美国杜克大学、斯坦福大学、国家可再生动力实验室、内布拉斯加-林肯大学、华盛顿大学等单位均展开了钙钛矿太阳能光伏技能的相关研讨。
国外高校及相关公司展开了多项先期运用探究，为钙钛矿太阳能光伏电池在多个范畴的运用奠定了必定根底。因为具有柔性、高转化功率、低分量的特性，钙钛矿太阳能电池在根据太阳能动力的无人机、航天飞行器范畴极具潜力。奥地利约翰内斯普勒大学的研讨人员运用3微米厚、安稳12%转化功率的钙钛矿太阳能光伏板（64个独立光伏，单位分量功率值23W/g），为无人飞行器模型供给动力（翼展58cm）。
总体上，我国钙钛矿太阳能光伏电池技能与国外先进水平根本相等，产业化作业正在活跃推动。
上海交通大学资料科学与工程学院韩礼元教授团队，2017年完成了有用面积36.1平方厘米、认证功率12.1%的大面积钙钛矿模块的功率国际纪录；团队依托上海黎元新动力科技有限公司展开技能转化以及光伏组件的产业化研制。
华中科技大学武汉光电国家实验室韩雄伟教授团队，2014年在美国《科学》杂志宣布根据全印刷技能的介观钙钛矿太阳能光伏技能，完成了印刷介观太阳能电池及光电器材关键技能的打破；2015年研制出6平米全印刷介观钙钛矿太阳能光伏模组，运用远景出色；一起，依托鄂州万度光能有限责任公司进行全产业链布局一体化推动，旨在完成廉价光伏发电产业化。
武汉理工大学资料复合新技能国家重点实验室印刷光电子实验室程一兵教授团队，完成了10厘米*10厘米钙钛矿光伏认证功率16.5%、7厘米*7厘米转化功率达17.9%的钙钛矿光伏组件等出色效果。
中科院半导体所游经碧研讨员团队，2018年底改写了钙钛矿光伏电池的转化功率纪录，经美国可再生动力实验室权威认证，转化功率打破23.7%。
中科院化学研讨所绿色印刷实验室宋延林教授团队，展开了柔性钙钛矿太阳能光伏研讨，经过纳米拼装-印刷方法制备出“蜂巢状纳米支架”，完成了柔性钙钛矿太阳能光伏更高的力学安稳，有望为柔性可穿戴电子设备供给牢靠电源，当时1平方厘米的柔性钙钛矿太阳能光伏的光电转化功率到达12.32%。
国内多家商业公司正在活跃推动钙钛矿太阳能光伏电池的产业化展开，如姑苏协鑫纳米公司、杭州纤纳光电公司、杭州众能光电公司、上海黎元新动力公司、湖北万度光能公司等。
姑苏协鑫纳米公司出产的面积1300平方厘米钙钛矿太阳能光伏功率达13.48%，发明到2019年9月国际最大面积钙钛矿光伏组件之最、大面积钙钛矿组件功率之最，现在正在建造100MW级钙钛矿电池出产线。
杭州众能光电科技公司方案百兆瓦级出产线月，杭州纤纳光电科技有限公司量产钙钛矿薄膜光伏模组（200-800平方厘米）认证功率超越11.98%，标志着商业化大组件的成功下线MW钙钛矿太阳能光伏出产线。万度光能依托华中科技大学韩雄伟团队技能研制根底，已树立110平方米可印刷钙钛矿太阳能光伏演示系统。
鉴于钙钛矿太阳能电池的多方面归纳出色优势，以及国内外产业化进程的继续推动，能够预见，钙钛矿太阳能光伏电池将迎来快速展开和规划运用阶段。
高光电转化功率是很多范畴运用的首要需求。2009年，国际上初次制备出钙钛矿太阳能光伏电池，转化功率仅3.8%；2019年8月，经权威认证的钙钛矿太阳能光伏转化功率已达25.2%。短短十年间，钙钛矿太阳能光伏的转化功率已到达现在第一代单晶硅太阳能电池的水平。
钙钛矿晶体结构光电转化资料具有吸光功能高、掩盖光谱规划宽等特色，单结钙钛矿太阳能光伏理论转化功率约33%，双结钙钛矿太阳能光伏理论转化功率可达40%以上。估计，单结、双结钙钛矿太阳能光伏电池光电转化功率将继续不断改写纪录。
钙钛矿资料来历丰厚、储量丰厚，资料本钱低，且钙钛矿资料配方可调，挑选空间大。钙钛矿太阳能光伏制备工艺相对简略，出产本钱低，资料纯度要求90%以上即可，而硅基太阳能电池有必要运用99.9999%高纯硅。此外，第二代的砷化镓薄膜电池虽转化功率达30%左右，但出产本钱特别贵重。预期，钙钛矿组件的制作本钱可到达单晶硅组件本钱的50%。
国内外多家公司正在大力推动钙钛矿太阳能电池的产业化作业，相关产业化技能在不远的将来可完成重大打破，并在多个典型范畴完成规划运用。估计，非柔性钙钛矿太阳能电池将首要完成规划化产业化运用，在必定程度上完成对其他太阳能电池的代替运用。
钙钛矿资料吸光系数大，光伏厚度仅需微米级就能完成太阳光的有用使用；与传统光伏电池制备工艺比较，钙钛矿太阳能电池可在相对较低的温度下制备，可选用轻浮、柔性基底，明显下降光伏电池分量。
大面积高效柔性钙钛矿太阳能光伏规划化出产设备现在尚处于试制、实验阶段，相关技能展开亟需代表性运用范畴的需求牵引，相关规范系统亟需树立。估计，在航空航天等典型范畴运用需求牵引下，大面积高效柔性钙钛矿太阳能光伏电池关键技能有望在三年左右时刻完成打破，并完成规划运用。
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