钙钛矿电池产业化:噱头,还是光伏行业的重大变革?

钙钛矿电池产业化:噱头,还是光伏行业的重大变革?

 

情理之中:

技术迭代如此之快的光伏行业,新的技术路线持续不断涌现、发展。

 

意料之外:

若干年前仍是实验室新秀,行业内知之甚少的钙钛矿电池,竟然“一跃”步入商业化进程。

 

钙钛矿电池的“横空出世”,究竟是噱头的成分居多,或者光伏行业内巨大变革的前兆?

 

要了解钙钛矿电池的前世今生,要从一代、二代、三代太阳能电池的发展历程谈起。

钙钛矿电池产业化:噱头,还是光伏行业的重大变革?

众所周知,科研与产业化之间往往有着几年、十几年、甚至几十年的路程。

 

目前国际上光伏行业最广泛被采用的是硅基太阳能组件。早在1941年,奥尔在硅材料上发现光伏效应;1954年美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳能电池后。在这个世纪承担了解决绿色能源革命使命的硅基太阳能电池,其实是上个世纪的成熟产物。

 

在光电转换领域的学术界,通常将太阳电池的发展历程归为以下三个阶段:

  • 第一代:硅基太阳能电池

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  • 第二代:以GaAs、CIGS、CdTe为代表的薄膜电池

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  • 第三代:以聚合物电池、染料敏化电池、量子点电池、钙钛矿电池为代表,是目前研究领域的热点方向。

    钙钛矿电池产业化:噱头,还是光伏行业的重大变革?

 

理论转换效率的极限,较高的生产成本,存在温度效应、弱光效应,不具备柔性,生产过程高耗能且存在一定污染,这些硅基太阳电池的短板,为新型太阳能电池提供了研究思路和发展方向。

 

2009 年 Miyasaka等第一次制备出钙钛矿敏化太阳能电池,当时的能量转换效率为3.81%。与硅以及其他薄膜技术相比,钙钛矿由于其惊人的能量转化效率,引发了光电领域的革命性发展。在刚刚过去的这几年里,世界各国科学家发表论文作品高达2,000多篇,也使得钙钛矿太阳能电池快速走向成熟。钙钛矿太阳能电池由有机金属卤化物材料组成,它的转化效率也由2009年的3.8%发展到2016年的22.1%(验证效率)。国内诸多研究其他形式,如染料敏化太阳能电池方向的学者,纷纷将研究重点转向了钙钛矿电池。

 

钙钛矿电池产业化:噱头,还是光伏行业的重大变革?

 

钙钛矿电池俨然是科研领域一颗闪闪耀人的新星,但从2009年至今,不过十年的时间大跨步进入产业,给业内产生了很大的振动,也引发了丰富的猜想。

 

尽管根据目前信息,钙钛矿电池仍在稳定性方面有待提升,其他方面仍存在一些技术瓶颈需要突破,但未来光伏行业究竟是硅基电池一枝独秀,或者多种技术路线百花争鸣,亦或是硅基电池终被替代,行业上下游将会有怎样的撼动,是主动寻求改变,或是积极适应改变?

 

这些都值得思考。

 

钙钛矿电池产业化:噱头,还是光伏行业的重大变革?

▲ 蔚为壮观的光伏电站

原文始发于微信公众号(坎德拉学院):钙钛矿电池产业化:噱头,还是光伏行业的重大变革?

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