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《31.3%，钙钛矿-硅叠层太阳电池新世界效率记录！》

  • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2022-07-11

  • 最新消息：洛桑联邦理工学院(EPFL)和瑞士电子与微技术中心(CSEM)共同创造了钙钛矿-硅叠层光伏电池新的世界纪录，达到31.3%。

    钙钛矿是一种具有很强光-电转换效率的材料结构，应用广泛关注度高。光伏领域是钙钛矿结构材料的主要应用领域之一，钙钛矿太阳电池是第三代高效薄膜电池的代表。钙钛矿结构可设计性强，具有非常好的光伏性能，是光伏近年来的热门研究方向。

    钙钛矿-硅叠层光伏电池新的效率世界纪录，达到31.3%

    业内预计未来通过使用新型材料的钙钛矿太阳电池器件的转换效率最高能达到50％左右，是目前商业化的太阳电池转化效率的2倍左右。

    目前，单结PSCs当前最高转换效率达25.7%，理论转化效率可达31%。单结PSCs指只有一个PN结的钙钛矿太阳电池，多结PSCs指有多个PN结的钙钛矿太阳电池，多结的PSCs光谱吸收效果更好、效率更高，但成本也更高。

    资料显示，钙钛矿带隙宽度可调，可制备高效叠层电池。钙钛矿可制备2结、3结及以上的叠层电池，其中2结叠层电池有钙钛矿-钙钛矿和钙钛矿-晶硅叠层电池两种，转换效率可提高到40%左右，3结及以上钙钛矿叠层电池的理论转换效率更是能达到50%左右。

    如果说HJT、TOPCon是太阳电池产业化发展到第三阶段的代表，而钙钛矿-异质结、钙钛矿-TOPCon叠层电池是第四阶段的支柱。美国NREL：碲化镉、钙钛矿技术可显著降低光伏碳强度

    今年6月，澳大利亚国立大学Klaus Weber，北京大学周欢萍以及晶科能源Peiting Zheng等人使用隧道氧化物钝化接触（TOPCon）结构的晶硅电池作为底部电池，以及钙钛矿薄膜作为顶部电池，制备了单片钙钛矿/TOPCon叠层器件。该器件的效率为27.6%，相关工作发表于《Advanced Energy Materials》。

    虽然当前市场的主流技术路径仍是PERC，未来2-3年PERC可能仍为市场主流，但其产线扩张已进入尾声。随着异质结（HJT）、TOPCon设备的成熟，太阳电池将逐步进入第三阶段和第四阶段。

  • 原文来源：https://newenergy.in-en.com/html/newenergy-2413310.shtml
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相关报告

  • 《25.6%！钙钛矿太阳电池最高效率刷新》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-08-03
    • 8月1日，中国科学院官网发布一则报告称，中国科学院半导体所研究员基于获得的高稳定性、光吸收扩展的钙钛矿材料，研制出认证效率为25.6%的钙钛矿太阳能电池，为目前公开发表的单结钙钛矿太阳能电池世界最高效率。 图2. A、第三方权威机构美国Newport认证书，认证效率为25.6%，插图为认证效率曲线； B、有无稳定二次相PIRC器件放置的电流-电压曲线； C、有无稳定二次相PIRC器件在85oC加速老化下的稳定性。 原文如下： 钙钛矿太阳能电池具有成本低、光电转换效率高等优点。经过十多年的快速发展，钙钛矿单结电池效率已超过25%，基于钙钛矿的多结叠层电池效率已超过30%，钙钛矿太阳能电池被认为是未来颇具应用潜力的光伏技术之一。 光电转换效率是太阳能电池的核心指标之一，为实现高效率的钙钛矿太阳能电池，常采用可与钙钛矿形成I型异质结能级结构的二次相碘化铅（PbI2）来阻挡载流子在多晶钙钛矿晶界或表面缺陷处复合。此前，中国科学院半导体研究所发现基于二次相PbI2的钙钛矿电池较难兼顾效率和稳定性（Advanced Materials，2017,29,1703852），原因在于PbI2二次相的存在或提供了钙钛矿分解以及离子移动通道，使钙钛矿材料以及电池器件长期稳定性较差，且易产生较大的电滞。因此，如何设计稳定的二次相，既能实现钝化钙钛矿缺陷，又能获得稳定的钙钛矿吸光材料，从而实现既高效又稳定的钙钛矿太阳能电池是当前该领域的重要课题之一。 近日，半导体所研究员游经碧带领团队发现，通过在钙钛矿材料中引入少量氯化铷（RbCl），可将常见的引起钙钛矿不稳定的二次相PbI2转化成为全新的热稳定性和化学稳定性好的(PbI2)2RbCl（简称PIRC）（图1A、B）。 图1.A、具有PIRC二次相钙钛矿的扫描电子显微镜照片；B、有无PIRC的钙钛矿薄膜X射线衍射图谱（插图为局部放大图）；C与D分别为有无PIRC的钙钛矿电导与温度关系图。 研究实现了85oC条件下钙钛矿材料热稳定性大幅度提升，同时钙钛矿材料的离子迁移势垒提高了3倍，离子迁移得到有效抑制（图1C、D）。 此外，研究发现通过抑制PbI2消除了钙钛矿/PbI2界面的强限域导致的能带变大问题，减小了钙钛矿材料的带隙，扩展了对太阳光吸收范围。基于获得的高稳定性、光吸收扩展的钙钛矿材料，该团队研制出认证效率为25.6%的钙钛矿太阳能电池（图2A），为目前公开发表的单结钙钛矿太阳能电池世界最高效率。 电池器件1000小时放置和85摄氏度加速老化分别保持初始效率的96%和80%（图2B、C）。该工作同时实现了钙钛矿太阳能电池的高光电转换效率和高稳定性，为钙钛矿电池的进一步发展以及产业化奠定了坚实的基础。 相关研究成果以Inactive (PbI2)2RbCl stabilizes perovskite films for efficient solar cells为题，发表在Science上。研究工作得到国家重点研发计划、国家相关人才计划、中国科学院创新交叉团队、国家相关人才计划、中南大学、北京市科学技术委员会，以及中南大学、上海同步辐射光源、武汉大学等的支持。
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  • 《31.27%！光因科技全钙钛矿叠层电池再刷世界纪录》
    • 来源专题：能源情报网监测服务平台
    • 编译者：郭楷模
    • 发布时间：2025-03-26
    • 时隔一个半月，光因科技全钙钛矿叠层太阳能电池转化效率再传捷报。近日，经国家光伏质检中心权威认证，光因科技研发的全钙钛矿叠层太阳能电池在测试中实现31.27%的光电转换效率，刷新了光因科技在2025年2月创造的30.58%的世界纪录，在全钙钛矿叠层技术领域持续领跑全球。这一成果不仅远超晶硅电池29.43%的理论极限，更标志着全钙钛矿叠层技术正式迈入“31%+”的高效时代，为产业打开了全新的想象空间。 不到一年，提升近2个百分点 这一成果并非孤立。过去三年间，光因科技已连续14次刷新钙钛矿光伏电池世界记录，其中3次刷新全钙钛矿叠层电池效率纪录，从2024年5月以29.34%的效率打当时破世界纪录，一举跃升至如今的31.27%，不到一年时间效率提升幅度近2个百分点，迭代增速远超行业平均水平，处于绝对领先地位。 技术急速迭代的背后，是光因科技构建的“单结筑基，叠层突破”的双轨研发战略。这一战略的核心在于，只有将钙钛矿单结电池做到极致，才能为全钙叠层电池的发展提供坚实的技术基础。全钙叠层技术的突破，本质上是单结技术成熟度的外显。在单结电池领域，光因科技已经构建了完整的技术矩阵。通过持续的研发投入和技术创新，在钙钛矿单结电池的效率和稳定性方面取得了显著成就。在全钙叠层电池技术方面，光因科技解决了复杂的材料配方体系优化问题，通过优化材料配方、改进器件结构和精细化制备工艺，成功攻克了诸多技术难题，实现了全钙叠层电池效率的大幅提升，3 次打破世界记录。需要指出的是，全钙钛矿叠层电池虽然潜力巨大，但离商业化的距离还比较遥远。相比单结电池，全钙钛矿叠层电池需要精确调控两层钙钛矿的性质，涉及到复杂的材料配方体系优化，这也对材料的稳定性和制备工艺提出了更高要求。因此，面对商业化还远不成熟的全钙钛矿叠层电池，所以光因科技对全钙钛矿叠层技术进行了实验室级别的高水平储备。只有把钙钛矿单结电池做好，把钙钛矿单结电池的产业化，商业化做好，才有可能把钙钛矿叠层电池做好，才能把钙钛矿叠层电池的产业化，商业化做好。 "硬技术"突破、"真量产"实践 技术突破的最终目的是实现产业化落地，光因科技在这一方面同样展现出令人惊叹的速度与效率。2025年3月20日，光因科技徐州高新区200MW钙钛矿光伏电池产线成功贯通出片，首批1.2m×0.6m平米级组件正式下线。从2025年2月20日核心设备搬入，到全线贯通出片仅用时29天，从2024年11月27日开工建设开始计算，产线建设到贯通出片不到4个月，这一速度创造了行业新纪录。 站在31.27%效率的新起点，光因科技正加速推进产业化战略，下一步将启动GW级产线规划，加快实现从MW到GW的产能跨越，并携手合作伙伴探索光伏消费电子、BIPV、分布式电站等场景应用，不仅要创造效率纪录，更要让创新技术走出实验室，以"硬技术"突破和"真量产"实践，惠及千家万户。光因科技的创始团队一直坚持“以产业终局为始”的理念，即以最终实现钙钛矿产业化和商业化的目标出发，逆向规划技术路线及制定研发和工程目标。这种理念确保了光因不会成为一个只拥有大量论文和专利的“科技大作坊”，而是致力于将钙钛矿尖端技术转化为具有市场竞争力的产品，在追求技术进步的同时，始终以市场需求为导向，以做出有竞争力的钙钛矿光伏产品为最终目标。不做高科技大作坊，要做商业化，产业化大企业。光因团队始终以华为、比亚迪等伟大的企业为榜样，希望钙钛矿光伏产品也能走进千家万户，让清洁能源的利用变得更加便捷和普及，为推动全球能源转型和应对气候变化做出积极贡献。 四项核心技术指标世界第一 通过在单结和叠层两种技术路线上的协同发展，光因科技不仅巩固了自身在行业内的领先地位，还为钙钛矿电池的未来发展提供了新的方向和思路。截至目前，光因科技已连续14次打破钙钛矿电池效率的世界纪录，并登顶马丁·格林（Martin Green）的《太阳能电池效率表（Solar Cell Efficiency Tables）》第64版、第65版，两次登上美国国家可再生能源实验室（NREL）的《太阳电池最高研究效率图》，在四项核心技术指标上世界第一，无论是1c㎡，还是1200c㎡；无论单结效率，还是全钙钙叠层效率；无论效率，还是稳定性，光因科技（SolaEon）都是技术最先进的企业。 1c㎡ 钙钛矿单结电池效率 世界第一 2025年1月，光因科技研发的钙钛矿单元电池（Unit Cell, 1平方厘米）实现了26.50%的光电转换效率，再刷世界纪录（国家光伏产业计量测试中心）。 2024年12月，光因科技将钙钛矿单元电池（Unit Cell, 1平方厘米）转换效率提升至26.34%，再刷单结钙钛矿太阳能电池光电转换效率世界纪录（国家光伏产业计量测试中心）。 2024年11月，光因科技将钙钛矿单元电池（Unit Cell, 1平方厘米）转换效率分别提升至26.14%、26.20%，在世界范围内单元电池首次突破26%，再次刷新单结钙钛矿太阳能电池光电转换效率世界纪录（国家光伏产业计量测试中心）。 2024年4月，光因科技在钙钛矿单元电池（Unit Cell, 1平方厘米）上实现了25.64%的第三方认证效率，这是当时1c㎡钙钛矿单结太阳能电池的世界最高效率（国家光伏产业计量测试中心）。 1200c㎡ 钙钛矿组件稳态效率 世界第一 2024年12月，光因科技30cm*40cm大尺寸钙钛矿太阳能电池组件稳态效率提升至21.1%，一年内两次登顶NREL《光伏组件效率世界纪录排行榜（Champion Module Efficiencies Chart）》。 2024年11月，光因科技的30cm*40cm大尺寸钙钛矿太阳能电池组件稳态效率登顶马丁·格林教授发布的《太阳能电池效率表》（第65版）?2024年7月，光因科技的30cm*40cm大尺寸钙钛矿太阳能电池组件稳态效率登顶马丁·格林教授发布的《太阳能电池效率表》（第64版） 2024年4月，NREL发布的世界Champion Module Efficiencies表上，光因科技的1200c㎡钙钛矿光伏组件被列为全球稳态效率最高、面积最大的组件。 2024年1月，光因科技送往国家光伏计量测试中心的30cm*40cm钙钛矿组件在稳态MPPT测试中获得了21.95%的效率，且为零衰减，再次打破了自己创造的稳态效率纪录。 2023年12月，光因科技送往美国国家可再生能源实验室（NREL）的30cm*40cm钙钛矿组件在稳态MPPT测试中获得了19.2%的效率，且为零衰减，被NREL收录为高效高稳定性钙钛矿组件的最新世界纪录。并登顶NREL《光伏组件效率世界纪录排行榜（Champion Module Efficiencies Chart）》。 1200c㎡ 钙钛矿组件IV测试效率 世界第一 2024年1月，光因科技将30cm*40cm的钙钛矿组件效率进一步提升至22.57%。同时，光因科技在国家光伏产业计量测试中心进行的1200c㎡钙钛矿电池测试中，实现了行业最低的迟滞效应指数，仅为0.15%，大幅提升了钙钛矿电池测试的准确性。 2023年12月，光因科技将30cm*40cm的钙钛矿组件效率提升至22.07%。 2023年10月，光因科技的1200c㎡钙钛矿单结太阳能电池组件实现了21.63%的第三方认证效率，打破世界纪录。 全钙钛矿叠层太阳能电池效率 世界第一 2025年3月，光因科技研发的全钙钛矿叠层太阳能电池在测试中实现31.27%的光电转换效率，持续领跑全球。 2025年2月，光因科技将全钙钛矿叠层太阳能电池光电转换效率提升至30.58%，全钙钛矿叠层太阳能电池MPPT稳态效率30.49%，打破世界纪录。 2024年5月，光因科技将全钙钛矿叠层太阳能电池光电转换效率提升至29.34%，打破世界纪录。 2024年3月，光因科技实现了全钙钛矿叠层太阳能电池光电转换效率29.07%，位居全球TOP3。
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