当前位置:首页 > 光伏资讯 > 光伏技术 > 正文

挑战30%,钙钛矿的下一个十年

来源:光伏测试网发布时间:2019-12-27 11:35:28
 2009年,日本科学家Tsutomu Miyasaka率先将钙钛矿材料用于染料敏化太阳能电池作为吸光材料,采用CH3NH3PbI3敏化TiO2阳光极和液态I3-/I-电解质获得了3.8%的光电转化效率。而后,科学家们对钙钛矿材料和结构进行改善,短短10年内,钙钛矿太阳电池的光电转换效率获得飞速提升,已达到25.2%,2019年,钙钛矿电池也即将要走向商业化生产。

25.2%的转换效率记录已通过NREL认证,高于CIGS(转换效率=23.4%)、CdTe(转换效率=22.1%)、甚至多晶硅(转换效率=22.8%)。

图.钙钛矿电池的过去、现在和未来。

未来10年钙钛矿电池发展面临的重大挑战是什么?除致力于达到理论效率极限外,需要将小面积钙钛矿电池积累的技术经验转移到大面积组件和叠层结构器件的商业化生产中,也需要保证钙钛矿电池的长期稳定性。除此,未来可能会发展可回收的钙钛矿电池材料。因此,预测将在以下方面进行研究:

实现转换效率的理论极限值。根据相关参数分析,开路电压(VOC)和填充因子(FF)实验数据与理论值之间存在一定程度的差距。据报道,VOC和FF与非辐射复合有关,包括Shockley-Read-Hall复合和界面复合。因此,需要对界面和晶界进行研究,以便更好地理解复合的起源。人们提出了不同的界面工程技术,但观察到的数据仍显示与理论上值VOC(1.33V)和FF(0.91)存在差异。目前需要寻求一个通用有效的方法在单结钙钛矿电池上获得超过30%的转换效率。

大面积涂层溶液的研究。大面积涂层旋涂过程中的向心力允许在涂层溶液中使用高沸点极性非质子溶剂形成钙钛矿薄膜。然而,用于旋涂方法的极性非质子溶剂溶液仅适用于超过10×10 cm的大面积涂层,这意味着需要为没有向心力的大面积涂层开发新的涂层溶液。

长期稳定性的研究。虽然最近的报告包括稳定性测试结果,但根据国际电工委员会(IEC)提供的光伏测试标准,钙钛矿光伏电池还需要更加准确的测试结果。因此,最好研究钙钛矿电池在1000小时光照和85°C相对湿度、湿热1000小时的稳定性。对于长期稳定的钙钛矿电池,良好的封装可能是最好的方法,材料科学和界面工程是提高对光照、水分和温度的稳定性的先决条件。2D/3D复合钙钛矿相比3D钙钛矿显示出更好的稳定性,界面工程表现出更好的稳定性和更优的性能。

回收技术。为避免铅浪费,回收技术是十分重要的。可以对废弃的钙钛矿太阳能组件进行化学处理以溶解钙钛矿,需要开发有效的收集铅的方法,特别是收集铅I2、导电衬底和金属电极,实现完全可循环利用。

基于钙钛矿的串联技术。叠层结构被认为是钙钛矿电池进入光伏市场的有效途径之一。钙钛矿电池可以用作顶部单元,较窄的带隙Si或CIGS放置在底部。需要对最佳带隙进行设计,以达到效率的最大化;此外,还应进行光电管理方面的研究,以改善最终叠层结构中的光伏参数;就叠层电池结构而言,钙钛矿顶部电池的正向或反向结构取决于半导体Si的类型。例如,使用p型Si底部电池和在Si底部电池顶部的倒置钙钛矿结构报告了超过25%的转换效率;除了双结之外,三结也可能得到更高的转换效率。模拟结果预测,底部具有1.1 eV Si,中部具有1.44 eV钙钛矿,顶部具有1.95 eV钙钛矿的三结单元可产生约39%的效率。

日前,纤纳光电钙钛矿组件获得全球首次IEC稳定性测试报告,协鑫纳米实用化钙钛矿组件在1241.16平方厘米的有效面积上达到了15.31%的效率,钙钛矿电池商业化已经指日可待,作为最具潜力的电池技术,下一个十年,有足够的理由相信,钙钛矿也将在工业化中实现高效率生产。届时,光伏行业将迎来一场新的变革。

特别声明:
凡本网注明来源: "索比光伏网或索比咨询"的所有作品,均为本网站www.solarbe.com合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。

经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明来源: "索比光伏网或索比咨询"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
推荐新闻
现象光伏完成数千万Pre-A轮融资!

现象光伏完成数千万Pre-A轮融资!

深圳现象光伏科技有限公司(以下简称为「现象光伏」)宣布完成数千万元Pre-A轮融资,由力合科创投资,资金将用于进一步加大公司的科研投入并促进成果转化。

现象光伏钙钛矿材料
2024-10-16
一年内连发三篇!隆基最新科研成果再登《Nature》

一年内连发三篇!隆基最新科研成果再登《Nature》

近日,隆基绿能科技股份有限公司(以下简称“隆基”)作为第一单位在《Nature》期刊在线发表了一篇题为《Silicon heterojunction back contact solar cells by laser patterning》的研究论文,首次报道了通过全激光图形化工艺使晶硅电池光电转换效率突破27%的研究成果。这一突破标志着晶硅太阳能电池效率首次超过27%,为基于晶硅材料的光伏技术和产业树立了新的里程碑。

隆基绿能钙钛矿
2024-10-16
波茨坦大学科学家将其首个钙钛矿叠层电池载入太空

波茨坦大学科学家将其首个钙钛矿叠层电池载入太空

近期,来自波茨坦大学的 Felix Lang 博士与他在柏林亥姆霍兹中心和柏林工业大学的合作者一起,将其第一块钙钛矿/叠层太阳能电池送入太空,以测试它们在极端辐射和温度环境循环发电下的性能。最近,他成功地收到了实验的第一批数据。

钙钛矿太阳能电池
2024-10-15
江苏省钙钛矿产业技术研究院落地南京鼓楼

江苏省钙钛矿产业技术研究院落地南京鼓楼

10月14日,“钙钛矿和有机光伏——从研究到产业化”大会在南京举行,来自学术界的顶级专家分享全球钙钛矿和有机光伏学术与科研的最新进展,围绕材料设计与合成、光电特性研究、器件制备与测试技术、长期稳定性评估、规模化生产工艺以及市场应用探索等多个领域进行专题报告,加快创新技术引领,以新质生产力提升光伏产业的核心竞争力,助力光伏产业的高质量发展。据介绍,江苏省钙钛矿产业技术研究院项目已正式落地南京鼓楼高新区。

钙钛矿光伏行业
2024-10-15
纤纳钙钛矿组件再获重磅稳定性认证!

纤纳钙钛矿组件再获重磅稳定性认证!

近日,纤纳再次在全球光伏领域取得了令人瞩目的成就。2024年6月7日,经过长达5个月的严苛测试,纤纳的钙钛矿α2组件顺利通过了国际IEC TS 63209-1:2021的多倍加严全序列稳定性认证,组件在测试前后功率衰减小于5%,标志着纤纳的α2钙钛矿组件具备高效、稳定的性能,可以广泛应用于多种复杂应用场景。

纤纳光电钙钛矿组件
2024-06-11
纤纳光电科技(Microquanta)宣布钙钛矿水养殖光伏电站并网

纤纳光电科技(Microquanta)宣布钙钛矿水养殖光伏电站并网

纤纳光电科技(Microquanta)报道称,其新型钙钛矿光伏电站现已并网,该公司将其称为“钙钛矿商业屋顶电站”,竖立在水面上,用于鱼类养殖应用。

纤纳光电光伏电站钙钛矿
2023-08-17
纤纳、夏尔特拉战略签约,加速赋能钙钛矿商业化进程

纤纳、夏尔特拉战略签约,加速赋能钙钛矿商业化进程

5月25日下午,钙钛矿光伏技术领军企业杭州纤纳光电科技有限公司与漂浮光伏行业引领者夏尔特拉(上海)新能源科技有限公司在上海新国际博览中心签订了战略合作协议。纤纳联合创始人兼CEO姚冀众、夏尔特拉董事长兼CEO丁盛作为双方代表出席了此次签约活动。

纤纳光电钙钛矿漂浮光伏
2023-06-05
全球首个CQC & VDE钙钛矿产品国内外双认证出炉

全球首个CQC & VDE钙钛矿产品国内外双认证出炉

4月19日,中国质量认证中心(CQC)和德国电气工程师协会(VDE)联合颁证仪式在杭州未来科技城举行。由杭州纤纳光电科技有限公司自主研发的钙钛矿α组件顺利通过IEC61215、IEC61730稳定性全体系的国内外双认证,并获颁了全球首个钙钛矿分布式电站的容量评估报告。纤纳光电成为全球首家同时获得国内外双认证和钙钛矿电站实证检测的机构。

纤纳光电钙钛矿光伏技术
2023-04-21
光伏行业面临七大痛点:挑战与机遇并存,未来发展路在何方?

光伏行业面临七大痛点:挑战与机遇并存,未来发展路在何方?

随着全球能源结构的转型升级,光伏行业作为可再生能源的重要组成部分,近年来得到了迅猛的发展。然而,在这一光鲜亮丽的背后,光伏行业仍然面临着诸多痛点,亟待解决。本文将详细剖析光伏行业目前存在的七大痛点,并

光伏行业痛点转换效率电网接入难题
2024-04-24
26.41%!钙钛矿电池再破效率纪录

26.41%!钙钛矿电池再破效率纪录

清华大学易陈谊团队设计并合成了新型多功能空穴传输材料 T2(化学结构如图所示)。该材料可以由低成本的商业原材料高产率的合成,适合大批量生产(已实现单次超过15克的合成),其原材料成本仅为常用spiro-OMeTAD价格的三十分之一。相较于spiro-OMeTAD,T2不仅跟钙钛矿具有更好的能级匹配,还与钙钛矿层的部分局部电子态密度(LDOS)有所重叠,这有利于增强电荷提取能力,降低电压损耗。T2与掺杂剂Li-TFSI具有强结合力,可形成无针孔的HTM层。

钙钛矿太阳能电池光电转换效率
2024-03-25
24.5%!国内再次刷新全钙钛矿叠层组件世界纪录效率

24.5%!国内再次刷新全钙钛矿叠层组件世界纪录效率

近日,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁课题组在大面积全钙钛矿叠层组件领域取得新突破,经国际第三方权威认证机构测试,其稳态光电转换效率高达24.5%,刷新了全钙钛矿叠层组件的世界纪录效率,为全钙钛矿叠层电池的量产和商业化应用奠定了技术基础。相关研究成果于2024年2月23日以“Homogeneous crystallization and buried interface passivation for perovskite tandem solar modules”为题,发表于Science期刊。

全钙钛矿叠层组件光电转换效率太阳能电池
2024-02-26
26.1%光电转换效率的钙钛矿电池诞生

26.1%光电转换效率的钙钛矿电池诞生

近日,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所(以下简称固体所)、中国科学院光伏与节能材料重点实验室研究员潘旭、田兴友团队与韩国成均馆大学教授Nam-Gyu Park、华北电力大学教授戴松元合作,首次发现阳离子分布不均匀是影响钙钛矿太阳能电池性能的主要原因,并成功制备出“均匀化”的钙钛矿太阳能电池,获得26.1%的光电转换效率,认证效率为25.8%。相关研究成果日前在线发表于《自然》。

钙钛矿太阳能电池光电转换效率
2024-02-19
返回索比光伏网首页 回到挑战30%,钙钛矿的下一个十年上方
关闭
关闭