【环球快播报】简报｜钙钛矿电池学术、产业化溯源

Z链研究员｜李慧君编辑｜LZ

钙钛矿发源与演进：

(资料图)

钙钛矿最早是1839年德国科学家GustavRose发现【1】，2006年钙钛矿【2】首次应用于光伏电池，2009年日本科学家Miyasaka【3】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，获得了3.8%的光电转化效率。

2021年10月，韩国蔚山国家科技研究所【4】的单结钙钛矿电池光电转换效率25.8%，2022年8月中国中科院半导体研究所的光电转换效率25.6%。

2020年10月，美国能源部可再生能源实验室【5】的全钙钛矿叠层电池光电转换效率23.1%，中国南京大学谭海仁课题组【6】的光电转换效率突破28.0%。

2020年12月，英国牛津光伏的钙钛矿/晶硅叠层电池光电转换效率29.5%；2021年11月德国亥姆霍兹中心【7】将光电转换效率进一步提高29.8%，2022年7月瑞士洛桑联邦理工学院【8】突破31.3%。

2022年5月，协鑫光电【9】完成数亿元人民币B轮融资，投建全球首条100MW【10】大面积钙钛矿光伏组件中试线，目标尺寸达 1*2 米，组件效率达到18%以上，成本低于晶硅70%，寿命超过25年。

2022年7月，鑫磊鑫半导体【11】在金昌投资建设全球首条1GW【12】钙钛矿光伏组件产线，分两期建设，该项目总投资10.4亿元，达产后年产值超10亿元；杭萧钢构控股子公司合特光电计划于2022年底投产首条100MW异质结/钙钛矿叠层电池中试线，目标效率28%以上。

钙钛矿电池学术推进：

2022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【13】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【14】叠层器件。该器件效率27.6%，发表于《Advanced Energy Materials》【15】。

2022年8月，洛桑联邦理工学院(EPFL)和瑞士电子与微技术中心(CSEM)【16】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%。

中科院半导体所研究员游经碧带领团队，通过在钙钛矿材料中引入少量氯化铷【17】，将原本不稳定的成分转化为具备良好热稳定性和化学稳定性新成分。在85摄氏度条件下，钙钛矿材料的离子迁移【18】势垒提高了3倍，有效抑制了离子迁移。

南京大学谭海仁团队实现小面积全钙钛矿叠层电池28%实验室效率，成立“仁烁光能”【19】并开启全钙钛矿叠层电池产业化。

注释与参考：

【1】1839年，Gustav Rose在俄国考察时，于乌拉尔山脉发现元素组成为CaTiO3的矿物，将其命名为"perovskite”，以纪念俄罗斯地质学家列夫 · 佩罗夫斯基 ( Lev Perovski )。

【2】钙钛矿：结构通常有简单钙钛矿结构、双钙钛矿结构和层状钙钛矿结构。

【2】Miyasaka：日本桐荫横滨大学生物医学工程学院、工程学研究生院光电化学与能源科学教授，因共同发现并应用钙钛矿材料实现有效的能源转换，获化学领域2017年度“引文桂冠奖”。

【3】蔚山国家科技研究所：以尖端技术创新、区域科学技术人才培养、产学协同为目的创办的特殊研究机构，现直属于韩国科学情报通信部。

【4】可再生能源实验室：美国可再生能源和能源效率研究和开发的主要实验室 [1] ，隶属于美国能源部

【5】谭海仁课题组：在钙钛矿太阳能电池和硅基薄膜太阳能电池领域开展了较为系统深入的研究，实现了平面型钙钛矿太阳能电池、非晶硅/微晶硅叠层太阳能电池以及非晶硅/有机聚合物杂化多结太阳能电池转换效率的世界记录。

【6】亥姆霍兹中心：德国最大的致力于信息安全研究的科学组织，并计划建成为全球最大的信息技术安全研究中心。

【7】洛桑联邦理工学院：欧洲卓越理工大学联盟战略成员，专注于工程技术、自然科学与建筑学的教育与研究。

【8】协鑫光电：一家太阳能组件研发商,专注于钙钛矿太阳能组件的研发、生产,为市场提供1m*2m尺寸的太阳能组件

【9】MW：兆瓦，是一种表示功率的单位，每小时发电量1兆瓦时，或每小时发电量1000千瓦时（度）。

【10】鑫磊鑫半导体：主要从事新兴能源技术研发、太阳能发电技术服务、发电技术服务、光电子器件销售、太阳能热发电装备销售等，产品主要用于光伏建筑一体化（BIPV）、光伏发电等领域。

【11】GW：十亿瓦特发电装机容量

【12】晶科能源：全球极具创新力的光伏企业,拥有垂直一体化的产能,为全球的地面电站、工商业以及民用客户提供太阳能产品,解决方案和技术服务。

【13】TOPCon：隧穿氧化层钝化接触太阳能电池（Tunnel Oxide Passivated Contact solar cell），是2013年在第28届欧洲 PVSEC 光伏大会上德国 Fraunhofer太阳能研究所首次提出的一种新型钝化接触太阳能电池。

【14】《Advanced Energy Materials》：先进能源材料(Advanced Energy Materials)，成立于2011年，是一个国际性、跨学科、英语语言论坛。

【15】瑞士电子与微技术中心：非营利技术研究中心，包含5个部门，525名员工来自43个国家。光伏事业部主要专注SHJ、HBC、HTPC、PKs、PKs Tandem从电池到组件的材料和技术开发。

【16】氯化铷：碱金属卤化物，化学式为RbCl

【17】离子迁移：指电路板上的金属如铜、银、锡等在一定条件下发生离子化并在电场作用下通过绝缘层向另一极迁移而导致绝缘性能下降

【18】仁烁光能：全钙钛矿叠层太阳能电池企业

【19】《机械行业周报2022年第32周》，光大证券，作者：杨绍辉，陈佳宁

【20】《光伏行业专题报告：钙钛矿电池技术，再塑光伏效率天花板》广发证券，作者：代川、朱宇航

【21】《光伏设备行业点评：钙钛矿：设备厂商订单从1到N，全球首条1GW组件产线开工》来源：浙商证券 作者：王华君，李思扬，刘欣畅

【22】《中科院研制出最高效率钙钛矿太阳能电池》，来源；北京日报

【23】《周欢萍&ANU&晶科能源AEM：27.6%效率！基于TOPCon的钙钛矿-硅串联电池》，来源：知光谷

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来源：蓝筹企业评论（ID:bluechip808）

标签： 太阳能电池 光电转换效率 可再生能源