钙钛矿太阳能电池有望成为光伏产业的主流技术

2024-09-05 15:53:37 来源：人民网

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简介：光伏产业是指通过太阳光的辐射能转化为电能的一种产业。近年来，随着全球对可再生能源需求的不断增加，光伏产业得到了迅速发展。在光伏产业的发展过程中，钙钛矿材料因其高光电转换效率、低成本和良好的稳定性等优点，被认为是未来光伏电池的重要发展方向。钙钛矿材料是一类由钙钛矿晶体组成的半导体材料，具有独特的电子结构和光学性质，能够实现高达25%以上的太阳能电池转换效率。与传统的硅基太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池具有更高的转换效率和更低的成本，有望在未来成为光伏产业的主流技术。

随着全球气候变化问题日益严重，各国政府纷纷提出了减少温室气体排放的目标。其中，"双碳"战略(即碳达峰和碳中和)成为了各国应对气候变化的重要举措。在这一背景下，新能源产业的发展受到了广泛关注，光伏产业作为新能源的重要组成部分，也迎来了前所未有的发展机遇。

光伏产业是指通过太阳光的辐射能转化为电能的一种产业。近年来，随着全球对可再生能源需求的不断增加，光伏产业得到了迅速发展。在光伏产业的发展过程中，钙钛矿材料因其高光电转换效率、低成本和良好的稳定性等优点，被认为是未来光伏电池的重要发展方向。钙钛矿材料是一类由钙钛矿晶体组成的半导体材料，具有独特的电子结构和光学性质，能够实现高达25%以上的太阳能电池转换效率。与传统的硅基太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池具有更高的转换效率和更低的成本，有望在未来成为光伏产业的主流技术。

日前，在中国能源研究会主办的2024中国钙钛矿产业发展大会上，与会嘉宾表示，钙钛矿材料高转换效率、低成本、可柔性制备等性能，在光伏产业技术发展中发挥着重要作用，但也面临着钙钛矿材料定性不高、钙钛矿太阳能电池产业化技术不成熟等难点。能源行业要加快钙钛矿产业协同创新体系建设，助力钙钛矿产业高质量发展，推动光伏产业发展。

中国能源研究会理事长、国家能源局原副局长史玉波表示，当前，钙钛矿材料的高转换效率迅速提升，目前，钙钛矿太阳能电池实验室转换效率已超过26%，接近传统晶硅太阳能电池水平;钙钛矿材料低成本优势，将为光伏产业发展带来新动力;钙钛矿材料可柔性制备特点，为光伏产业应用拓展了新空间。

在肯定成绩的同时，史玉波表示，目前，钙钛矿光伏产业发展面临着一些难点。钙钛矿材料稳定性问题是制约其大规模应用的重要因素，钙钛矿太阳能电池产业化技术不够成熟，制约了钙钛矿太阳能电池产业化进程，需要加大研发投入，攻克技术难题，提高产业化水平。此外，钙钛矿光伏产业的发展还需政策支持和引导。

中国工程院院士、华北电力大学校长杨勇平认为，钙钛矿材料在光照、湿度、温度等环境因素的影响下，容易发生降解，导致电池性能下降，提高钙钛矿材料的稳定性成为当前科研重点任务之一。同时，钙钛矿电池的制备技术主要适用于实验室规模，实现大规模生产，需进一步优化工艺、提高生产效率、降低成本。此外，要建立长期的可靠性测试方法和标准，确保钙钛矿电池在实际应用中的性能和寿命。

“钙钛矿太阳电池稳定性如果不能解决，在大规模光伏电站方面很难与晶硅太阳电池竞争。”中国科学院院士、中科院化学所研究员李永舫表示，柔性钙钛矿太阳电池具有轻薄柔优点，其应用领域与晶硅太阳电池互补，是钙钛矿太阳电池实现应用突破口，钙钛矿有机叠层太阳电池兼具两者优点，将在分布式电源、高端柔性器件中获得应用。

中国科学院院士、浙江大学温州研究院院长叶志镇表示，量子点是未来显示产业关键基础材料，钙钛矿发光量子点是下一代主流显示产业材料。未来，全固态钙钛矿量子点将引领五大新产业，即千亿先进显示产业、千亿喷墨打印电发光膜产业、万亿硅光伏产业、百亿智能植物工厂产业、百亿健康智能照明产业。

南京工业大学柔性电子未来技术学院的先进材料研究院院长陈永华表示，钙钛矿发展至今逐渐步入产业化，需要高效率印刷方式。通过丝网印刷的钙钛矿薄膜策略，通过一点实现对整个面控制，实现高质量钙钛矿薄膜。

“稳定性、大面积是钙钛矿光伏技术产业化的关键。组件寿命是产业化发展主要瓶颈，需要适合钙钛矿技术的评价标准。”华北电力大学新能源学院院长李美成介绍，行业要有序推动电站工程落地，挖掘组件应用需求;加快落地集中式、分布式钙钛矿光伏电站的验证及试点工程，推动大中型光伏电站的钙钛矿光伏产品应用;开发钙钛矿产品的智能化、小型化、集成化应用场景，创造并扩大产品商业需求，通过市场推动产业发展。

中国华能集团清洁能源技术研究院院长肖平表示，当前，钙钛矿光伏设备受关注。无论哪种叠层技术，目标是以较低的成本获得较高效率和增益，这是现阶段产业化路径的选择。未来，钙钛矿光伏技术发展空间大，与晶硅光伏技术在相当长一个时期共存，相互结合、互为补充，预计钙钛矿在某些细分领域中率先实现工程化应用。

昆山协鑫光电材料有限公司董事长范斌表示，截至目前，钙钛矿已完成技术与产业化的爬坡阶段。未来5至6年，钙钛矿叠层电池市场规模有望突破1000亿元，以85%以上的年复合增速蓬勃发展。

目前，国内外众多企业和研究机构都在积极开展钙钛矿材料的研究和应用。中国作为全球最大的光伏市场，也在积极推进钙钛矿太阳能电池的发展。例如，中国科学家在钙钛矿太阳能电池领域取得了一系列重要突破，如实现了26.2%的高转换效率、大幅降低了制备成本等。

总之，在“双碳”背景下，光伏产业作为新能源的重要组成部分，正迎来新的发展机遇。特别是钙钛矿材料的出现，为光伏产业带来了更高的转换效率和更低的生产成本，有望推动光伏产业实现更大的突破和发展。我们相信，在全球共同努力下，光伏产业将为人类创造一个更加美好的未来。