鈣鈦礦薄膜研制成功 降低太陽(yáng)能發(fā)電成本

        上海交通大學(xué)9月傳出消息，《自然》在線發(fā)表其材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬基復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室韓禮元教授團(tuán)隊(duì)的研究成果：使用更加經(jīng)濟(jì)安全的新方法，制備出比蟬翼還薄數(shù)十倍的大面積鈣鈦礦薄膜，向?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模低成本太陽(yáng)能發(fā)電跨出重要一步。

        大面積鈣鈦礦模塊首獲12.1%認(rèn)證效率

        太陽(yáng)能取之不盡、用之不竭，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的光伏技術(shù)，成為解決人類(lèi)能源危機(jī)具潛力的科技之一。然而，目前太陽(yáng)能電池中的光電材料普遍使用的是硅材料，硅電池的光電能量轉(zhuǎn)換效率較高，但它的制作成本也高。在發(fā)電成本上，如果沒(méi)有國(guó)家政策支持，便難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。于是迫切需要發(fā)展新一代低成本太陽(yáng)能電池。

        事實(shí)上，鈣鈦礦材料2009年首次應(yīng)用于光伏技術(shù)，短短幾年時(shí)間，實(shí)驗(yàn)室鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)快速增長(zhǎng)到22.1%，超過(guò)了多晶硅太陽(yáng)能電池的效率水平，而發(fā)電成本卻低于硅電池。因此，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池被評(píng)價(jià)為光伏研究領(lǐng)域極具競(jìng)爭(zhēng)力、最有希望實(shí)現(xiàn)低成本發(fā)電的光伏技術(shù)。

        既然鈣鈦礦電池很便宜，發(fā)電又“給力”，那為什么目前市面上還是硅電池更常見(jiàn)？因?yàn)檫@種新型太陽(yáng)能電池“不好做”。新型太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵部位——鈣鈦礦材料薄膜——模塊面積要足夠大、薄膜質(zhì)量要足夠好，才能過(guò)實(shí)用關(guān)。現(xiàn)階段，超過(guò)20%國(guó)際認(rèn)證效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池模塊面積只能達(dá)到0.04至0.2平方厘米，頂多像米粒那么大，依靠現(xiàn)有制備薄膜的技術(shù)，鈣鈦礦薄膜的面積越大，越容易出現(xiàn)瑕疵，電池的效率就越低。

        高質(zhì)量薄膜決定高效率

        鈣鈦礦薄膜在鈣鈦礦電池中起著關(guān)鍵作用，它的質(zhì)量和性能直接決定著電池效率的高低。傳統(tǒng)的鈣鈦礦薄膜制備方法可以大致分為“真空蒸鍍法”和“溶液法”兩類(lèi)。

        能不能既不使用“真空蒸鍍”又不使用“有機(jī)溶劑”呢？要制作高質(zhì)量的薄膜，還是得把鈣鈦礦材料做成液體，方便成形。在由碘、鉛、甲銨三種主要的成分組成的鈣鈦礦材料里，甲銨是以離子的形式存在的，當(dāng)甲銨離子遇到甲銨分子，會(huì)產(chǎn)生神奇的“化學(xué)反應(yīng)”，于是韓禮元教授團(tuán)隊(duì)采用了一種方法——用“甲銨”制服“甲銨”：引進(jìn)甲銨氣體，讓氣體中的甲銨分子和鈣鈦礦材料中的甲銨離子進(jìn)行反應(yīng)，將生成物混合后就可以得到鈣鈦礦材料的液體。這種液體可以快速釋放出甲銨氣體變成鈣鈦礦固體，而釋放出的甲銨氣體可以再次被用于與碘化甲銨固體粉末和碘化鉛固體粉末進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)利用。

        為此，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新了制備工藝和方法，得到了相當(dāng)于蟬翼厚度數(shù)十分之一的“高質(zhì)量薄膜”。而且在制備更大面積的薄膜時(shí)，采用一次成形的壓力輔助制備方法，通過(guò)控制壓力把液體材料涂布在平板基底上，得到了均勻分布的液體薄膜。

        新思界行業(yè)分析師表示，未來(lái)如果能夠?qū)㈨n禮元教授團(tuán)隊(duì)的小面積高效率器件的制備技術(shù)應(yīng)用到模塊當(dāng)中，則有希望達(dá)到和當(dāng)前硅太陽(yáng)能電池相當(dāng)?shù)哪�塊效率。此外，進(jìn)一步對(duì)鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性做深入探究，加速該型電池商業(yè)化進(jìn)程，有利于促進(jìn)太陽(yáng)能電池行業(yè)的發(fā)展。

        新思界為您提供《2017-2022年中國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池風(fēng)險(xiǎn)投資行業(yè)分析報(bào)告》！

投票