丹羿深度 | 钙钛矿从0到1?

2023-02-20

丹羿深度 | 钙钛矿从0到1?

DANYITZ


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开年以来,钙钛矿新技术上吸引了无数的目光,当晶硅电池技术路线还在TOPCon、HJT、XBC之间摇摆和竞争,钙钛矿作为一种新型太阳能电池,其 “ 热度 ” 似乎已经在挑战晶硅电池的地位。



钙钛矿究竟有怎样神奇的魔力?

钙钛矿是指具ABX3型的化学组成的化合物,A位一般由有机无机杂化,包括甲氨Ch3Nh3 或者甲醚有机的分子,或无机的铯,B位一般为硒或者铅,X位一般都是卤素,ABX通过化学配位键进行连接,形成ABX3结构式。


图片来源:网络


2022年7月,EPFL和CSEM将钙钛矿沉积到有纹理的硅表面,在1cm²的电池片上实现了31.25%的效率,而这距离1954年美国贝尔实验室第一块转换效率为6%的太阳能电池诞生,已经过去了近70年。如此高的转换效率超越了单结晶硅电池已知的极限水平,也为光伏发电跨越式降本带去了新的希望。



图片来源:NREL


但这并不意味着钙钛矿将迅速实现从0到1的跨越,一句话概况钙钛矿当前的发展特征——优势很明显,瓶颈也很突出。


钙钛矿通过灵活多变的配方,可以不断寻找性能更好、成本更低的材料来提升电池性能。其具有优异的光能吸收性,较高光吸收系数有利于减少光学损失,缺陷态密度低使得非辐射复合率很低,理论最大光电转化效率可达30%以上,连续可调的带隙宽度为制备叠层多结电池提供了有利条件,也拓展了钙钛矿的应用领域和范围。

由此衍生出相比于晶硅电池的诸多优势:

更高的转换效率;

更加简洁的全工艺生产流程(45min),更高的生产效率;

由于原材料易得且低成本、纯度要求低、能耗低,预计产业化后可实现1元/w以下的成本,在成本上与晶硅电池将拉开巨大差距;

通过与晶硅电池叠层可兼具高转换效率和低制造成本。


但钙钛矿也切实地面临着大面积制备不均匀、不稳定,实际使用寿命尚待更多数据验证、生产工艺路线不统一难以形成供应链规模效应、如何在大面积上实现较高的转换效率等难题,这些问题的解决并不是某一个环节的突破就可以水到渠成,而是需要工艺、配方、设备共同演进和迭代,最终建立一套不局限于晶硅电池供应链的钙钛矿电池的生态体系。


我国晶硅电池产业体系经过了十数年的发展才如今天这般完备和成熟,可以预见钙钛矿也同样会面临从0到1步履蹒跚的成长阶段。可喜的是,在今天资本市场的高关注度、产业政策扶持以及业内有识之士的努力之下,钙钛矿的产业化已经在孵化之中,我们期待光伏新技术们终有一天开花结果,为人类低成本能源的获得添砖加瓦,也为光伏行业的投资机会带去更多活力。 





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