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比蝉翼还薄几十倍,大面积高效率太阳能电池模块效率刷新世界纪录


时间:2017-09-25 作者:寂寂
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9月11日,上海交通大学韩礼元教授团队公布研究成果——成功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。世界太阳能电池市场高歌猛进,但高成本、低效率一直都是压在太阳能电池市场头上的一片乌云;如今上海交通大学的研究硕果使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的这一设想很快就有可能变成现实。


大面积钙钛矿光伏技术,可能走出实验室、实现大规模产业化



目前,制作过程消耗大、制作成本高的硅电池虽光电能量转换效率较高难以实现大规模应用,因此,迫切需要发展新一代低成本太阳能电池。而把太阳能转化为电能的光伏技术将成为解决人类能源危机最具潜力的科技之一。

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。
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。

上海交大团队用了3年的时间,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。这一成果首次获得了国际认证机构12.1%的认证效率,也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。



高质量薄膜决定高效率


钙钛矿薄膜在钙钛矿电池中起着关键作用,它的质量和性能直接决定着电池效率的高低。

传统的钙钛矿薄膜制备方法可以大致分为“真空蒸镀法”和“溶液法”两类:前者对于薄膜的生长比较难控制,而且工序复杂、成本较高。后者是目前常用的方法,但存在会增加成本、影响薄膜质量的弊端。

既不使用“真空蒸镀”又不使用“有机溶剂”,基于此,上海交通大学韩礼元教授团队采用了一种方法——用‘甲铵’制服‘甲铵’:引进甲铵气体,让气体中的甲铵分子和钙钛矿材料中的甲铵离子进行反应,将生成物混合后就可以得到钙钛矿材料的液体。这种液体可以快速释放出甲铵气体变成钙钛矿固体,而释放出的甲铵气体可以再次被用于与碘化甲铵固体粉末和碘化铅固体粉末进行反应,实现材料的循环利用。

同时,研究团队创新了制备工艺和方法,得到了相当于蝉翼厚度数十分之一的“高质量薄膜”。而且在制备更大面积的薄膜时,采用一次成形的压力辅助制备方法,通过控制压力把液体材料涂布在平板基底上,得到了均匀分布的液体薄膜。

若把该团队小面积高效率器件的制备技术应用到模块当中,将有希望达到和当前硅太阳能电池相当的模块效率。此外,要推进钙钛矿太阳能电池的商业化进程,还需对钙钛矿电池的稳定性做深入探究。


钙钛矿太阳能电池的测试技术


钙钛矿电池有别于常规的硅太阳能电池,它对于测量光谱响应,精确测量转换效率以及选购它们相应的测量仪器,光谱响应测量系统,太阳能模拟器都有一些特殊的考量因素。

1. 钙钛矿太阳能电池的光谱响应测量:


关键词:太阳能 电池模块 钙钛矿 测试    浏览量:700

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