26.1%光电转换效率的钙钛矿电池诞生 钙钛矿电池产业端布局初现

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、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》。

除了优异的效率，钙钛矿太阳能电池制作工艺简单、成本低。在常温下，将几种化学物质混合在溶液中，再像“刷墙”一样将溶液“刷”在衬底上，就可得到钙钛矿薄膜。最后加上电子传输层、金属电极等功能层，一块钙钛矿太阳能电池就制作完成。

“一块钙钛矿太阳能电池，厚度约为1微米，相当于一张A4纸厚度的百分之一。”潘旭解释说，薄，意味着电池本身整体重量很轻，可以叠加在现有的晶硅太阳能电池上;薄，意味着透光性好，可以获取更多光能;薄，但柔性强，未来有望应用在航天航空、可穿戴设备上。

然而，如此“完美”的钙钛矿太阳能电池仍然存在一些问题。比如，稳定性差、目前户外使用寿命仅有2年至3年、光电转换效率提升速度明显放缓，这些都是制约钙钛矿太阳能电池产业化发展的核心问题，也是科研人员攻坚的难点所在。

钙钛矿电池产业端布局初现

近三年来，头部钙钛矿企业如协鑫光电、纤纳光电实现了百兆瓦级钙钛矿电池中试线的落地试产，晶硅行业头部企业及跨界巨头也纷纷布局。

从商业化角度看，多家钙钛矿企业已发布吉瓦级规划，大超预期。测算，2022年、2026年钙钛矿组件产能预计分别为0.87GW、24GW，2023年有望形成超过1GW钙钛矿组件产能。

技术迭代带来了设备公司的发展机遇，多家布局钙钛矿较早的主流设备厂商今年以来陆续发运设备，应用于钙钛矿电池产线，钙钛矿电池产业端布局初现。

相比晶硅电池要求99.9999%的高纯度硅，钙钛矿纯度仅需90%，且材料配方可调，来源丰富。晶硅从硅料至组件需流转多道工艺，往往需要三天起步;

中研研究院出版的《2023-2028年中国太阳能电池行业发展前景预测与投资战略分析报告》显示

光伏电池用于把太阳的光能直接转化为电能。目前地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低，但价格更便宜。

钙钛矿生产工艺流程温度不超过150℃，而晶硅在铸锭和拉晶环节都需要超过1500℃，生产能耗差异巨大。我们认为，随着双碳战略的推进，光伏电池生产环节耗能或也列入管控范围，届时钙钛矿电池相较目前主流晶硅电池也将获得一定比较优势。

当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行"阳光计划"，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。

欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。

在各国政策的驱动以及发电成本快速下降的推动下，光伏产业规模持续扩大，目前，光伏产业已成为我国少数具有国际竞争优势的战略性新兴产业之一。在全球碳达峰、碳中和的背景下，光伏行业将迎来长期发展机遇。

目前，我国光伏产业已经处于全球领先地位，不仅在光伏产品产量、装机总量、新增装机量等方面位居全球第一，也培育了全球最完整的光伏产业链。目前，在光伏产业硅料、硅片、电池、组件四大主要环节排名前十的企业中，我国太阳能电池企业占比达到85%以上。

而钙钛矿生产流程制备工艺简单得多，以旋转法为例，只需将化合物溶液滴在制备好的电子传输层，旋转、蒸发结晶便可制备完成，全过程可在一个工厂中完成，时间最快可以控制在一个小时之内。当产线达到GW级规模生产时，钙钛矿电池较目前已经成熟的晶硅电池或有30%以上成本优势。

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