《最高效率超过36%!钙钛矿加速崛起》

  • 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:2023-01-05
  • 在光伏行业对“降本增效”的极致追求下,钙钛矿技术受到前所未有的关注,转换效率不断突破,产业化发展进程加速,正悄然崛起为下一代光伏新势力,吸引众多企业以及资本大佬“跑步入场”。

    最高效率超过36%

    对于光伏行业而言,无论何种技术,转化效率潜能的天花板决定了一项技术是否具有发掘潜力。

    2022年,钙钛矿光电转换效率频繁被刷新,不断创下新高。经过北极星太阳能光伏网梳理,目前,暨南大学新能源技术研究院麦耀华教授团队经过独立第三方认证效率超过36%的大面积钙钛矿室内光伏组件,为当前已报道钙钛矿室内光伏组件世界最高转换效率。此前,澳大利亚GreatCell Solar公司采用卷对卷涂层技术,利用100%无机钙钛矿材料,实现了32%的转换效率,创下无机钙钛矿太阳能电池的世界纪录。

    钙钛矿的巨大发展潜力,也令资本追捧的势头更加疯狂。8月,仁烁光能宣布完成数亿元Pre-A轮融资,此轮融资由三行资本领投,中科创星、苏高新创投、金浦智能、险峰长青、云启资本、中财产业基金等跟投,用于150MW钙钛矿组件量产线落地。11月,脉络能源完成数千万元天使轮融资,本轮融资由国新思创领投,凡创资本、国华三新及高捷资本等跟投,用于中试线建设。同月,光晶能源宣布完成3000万元天使轮融资,本轮融资由正轩投资领投,创新工场、鼎祥资本跟投。12月,协鑫科技旗下协鑫光电完成5亿元B+轮融资,本轮融资由淡马锡投资、红杉中国、IDG资本联合领投,川流投资等机构跟投。

    资本大佬的投资热潮下,将钙钛矿的市场热度又拉升了一个新高度。

    步入商业化关键节点

    2022年8月,科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022―2030年)》,提出研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿电池等技术,钙钛矿技术进入被国家支持的范围。

    良好的行业发展前景,利好政策以及资本热捧之下,兆瓦级规模的钙钛矿生产线开始投产运行,企业正加速推动GW级生产线上马,钙钙钛矿技术已经来到商业化的前夜。

    12月中旬,奥联电子发布公告称,子公司将设立合资公司投资建设钙钛矿太阳能电池生产线,50MW钙钛矿中试线将于2023年投产。

    12月8日,无锡极电光能科技有限公司宣布,公司投资建设的150MW钙钛矿光伏生产线正式投产运行。据介绍,这是目前全球规模最大的钙钛矿光伏生产线。按照规划,公司总投资超30亿元的GW级钙钛矿光伏生产线及配套产线将于明年启动建设,预计2026年产能将达到6GW。

    宁德时代于10月份公布一批钙钛矿专利,并且在今年5月份的业绩说明会上,公司透露,钙钛矿光伏电池研究进展顺利,并进入中试线搭建阶段。

    10月,金晶科技与杭州纤纳光电科技有限公司签订战略合作协议,拟在钙钛矿用TCO系列玻璃领域建立战略合作关系。年初,纤纳光电投资建设的100MW钙钛矿规模化产线建成投产,目前公司正在规划GW级生产线建设,有望2023年投产。

    此前,宝馨科技曾表示,公司钙钛矿项目将于明年年中完成实验室建设,预计2024年进入中试阶段,5年内会完成钙钛矿异质结电池叠层量产的目标。

    年初,纤纳光电投资建设的100MW钙钛矿规模化产线建成投产,目前公司正在规划GW级生产线建设,有望2023年投产。

    按现有钙钛矿产线规划测算,2023、2024年的产能增速将达近80%、256%,实现低基数的高增长弹性,产业整体产能将于2024年落地近2GW,届时钙钛矿凭借诸多优势逐渐显现出巨大的商业化前景,有望颠覆性新一代光伏技术。

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。
  • 《25.2%!钙钛矿光伏电池效率已达理论最高效率八成》

    • 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:2021-03-17
    • 麻省理工学院(MIT)的一组研究人员利用新方法将钙钛矿的效率提高到了25.2%,超过了当今典型硅电池的效率(通常在20%到22%之间),为进一步的改进奠定了基础。 众所周知,钙钛矿是最终取代硅作为太阳能电池板的首选材料。它们提供了在低成本、低温环境下制造超薄轻质柔性电池的潜力,但由于它们将阳光转化为电能的效率落后于硅和其他一些替代品,其前景一直受限。 近期,美国麻省理工学院(MIT)的一组研究人员利用新方法将这种材料的效率提高到了25.2%,甚至超过了当今典型硅电池的转化效率(通常在20%到22%之间),并为进一步的改进奠定了基础。这项研究成果已于近期刊登在了著名科学期刊《自然》(Nature)上。 据悉,研究人员通过在钙钛矿材料上添加一层经过特殊处理的二氧化锡导电层,这为电池中的载流子提供了一条改进的路径,并通过修改钙钛矿公式,将其作为太阳能电池的整体效率提高到了25.2%。 诚然,这几乎已经是此类材料的最高记录,使许多现有太阳能电池板的效率相形见绌。然而,与硅相比,钙钛矿的寿命仍然明显滞后,世界各地的研究小组也正在研究改善这一短板的方法。 钙钛矿是一类广泛的材料,有大量可能的化学组合可以用于制造该材料。研究人员称,这些材料吸引了全世界的兴趣,因为“至少在理论上,它们可以比硅或砷化镓便宜得多。”这部分是因为硅或砷化镓的加工和制造需要持续超过1000摄氏度的高温,而钙钛矿可以在低于200℃的条件下处理。 此外,钙钛矿相对于硅或其他诸多候选替代品的另一个主要优势是,它可以形成非常薄的层,同时仍能有效地捕捉太阳能。该研究作者之一、MIT化学教授Moungi Bawendi表示:“钙钛矿电池有潜力比硅电池轻几个数量级。” 根据Bawendi的说法,该团队提高材料效率的关键之一,是对构成钙钛矿太阳能电池的三明治结构的其中一层——电子传输层——的精确设计。 据了解,钙钛矿本身有一层透明导电层,用于将电流从电池传递到需要使用的地方。然而,如果导电层直接附着在钙钛矿上,电子和它们对接的物体就会发生复合反应,使电子无法流动。在MIT研究人员的设计中,钙钛矿和导电层由一种改进的中间层隔开,这种中间层可以让电子通过,同时防止复合。 研究人员强调指出,由此带来的效率提高已经使材料理论效率达到了该材料所能达到的理论最大效率的80%以上。 在进一步的研究中,研究人员认为有两个重要的方面可选择,即继续努力提高效率、专注于提高该材料的长期稳定性。目前,这种材料的长期稳定性仅有几个月,而硅电池则可以稳定使用几十年。 但Bawendi指出,出于某些目的,“长寿”可能不是那么重要。许多电子设备,例如手机,无论如何都将在几年内被替换,因此即使相对寿命较短的太阳能电池也可能有一些有用的应用。