大面积高效率太阳能电池薄膜:比蝉翼还薄几十倍

王春、董炜艾

2017年09月14日08:14  来源:科技日报
 
原标题:大面积高效率太阳能电池薄膜: 比蝉翼还薄几十倍

钙钛矿太阳能电池模块

韩礼元教授团队

仅在全球太阳能丰沛的戈壁沙漠地区进行铺设,低成本的钙钛矿太阳能电池所发出的电能就可满足全球能源需要,这一设想很快就有可能变成现实。上海交通大学9月11日传出消息,《自然》在线发表其材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室韩礼元教授团队的研究成果:使用更加经济安全的新方法,制备出比蝉翼还薄数十倍的大面积钙钛矿薄膜,向实现大规模低成本太阳能发电跨出重要一步。

大面积钙钛矿模块首获12.1%认证效率

太阳能取之不尽、用之不竭,把太阳能转化为电能的光伏技术,成为解决人类能源危机最具潜力的科技之一。然而,目前太阳能电池中的光电材料普遍使用的是硅材料,硅电池的光电能量转换效率较高,但它的制作成本也高,而且在制作过程中需要消耗大量化石能源,并产生污染环境的化学物质。在发电成本上,如果没有国家政策支持,便难以实现大规模应用。于是迫切需要发展新一代低成本太阳能电池。

“事实上,钙钛矿材料2009年首次应用于光伏技术,短短几年时间,实验室钙钛矿太阳能电池的光电能量转换效率已经快速增长到22.1%,超过了多晶硅太阳能电池的效率水平,而发电成本却低于硅电池。因此,钙钛矿太阳能电池被评价为光伏研究领域极具竞争力、最有希望实现低成本发电的光伏技术。”韩礼元介绍说。

既然钙钛矿电池很便宜,发电又“给力”,那为什么目前市面上还是硅电池更常见?因为这种新型太阳能电池“不好做”。新型太阳能电池的关键部位——钙钛矿材料薄膜——模块面积要足够大、薄膜质量要足够好,才能过实用关。现阶段,超过20%国际认证效率的钙钛矿太阳能电池模块面积只能达到0.04至0.2平方厘米,顶多像米粒那么大,依靠现有制备薄膜的技术,钙钛矿薄膜的面积越大,越容易出现瑕疵,电池的效率就越低。

上海交大团队用了3年时间解决这个问题。在大面积高质量钙钛矿薄膜制备的基础上,开发了有效面积36.1平方厘米的钙钛矿电池模块,在国际认证机构首次获得了12.1%的认证效率,创造了第一个大面积钙钛矿模块的效率世界纪录。韩礼元表示,这一成果的出现意味着未来钙钛矿光伏技术有了走出实验室、实现大规模产业化的可能。

(责编:金童(实习生)、吴楠)

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