“钙钛矿”太阳能电池若成功,世界将迈入100%新能源时代

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“钙钛矿”太阳能电池若成功,世界将迈入100%新能源时代

近期,韩国能源研究所与韩国蔚山国家科技研究所的研究团队公布了一项研究成果,其制备的钙钛矿太阳能电池的效率达到了24.02%,为目前文献报道最高值,其制备的最佳电池则获得了23.48%的第三方认证效率。

钙钛矿(Perovskite)以俄国科学家Lev Perovski的名字命名,它具有CaTiO3分子式,1839年在乌拉尔山脉南部首次发现这种新晶体。“钙钛矿”这个词后来包含了一大类与CaTiO3具有相同晶体结构的化合物,它们的化学组成可以用“ABX3”来描述,其中A通常是有机分子,B是金属(如铅或锡),X是卤素(如碘或氯)。

2009年,Tsutomu Miyasaka首次选用钙钛矿材料作为新型光敏化剂,制备出首个钙钛矿光伏电池,从此拉开了“钙钛矿太阳能电池”大发展的序幕。

钙钛矿材料,不仅光吸收性能好,硅基太阳能电池经过几十年的发展,最高效率为 25%,而钙钛矿太阳电池发展了十年时间,准商用效率已经突破20%,更重要的是,钙钛矿材料的制备简单,原料丰富,对杂质不敏感,不需要提纯,综合成本远远低于硅基太阳电池。

当前距离商用最近的钙钛矿太阳能电池,是“硅基-钙钛矿薄膜串联电池”,其基本原理是当阳光照射串联电池时,钙钛矿层首先吸收较短波长的光照,未被吸收的光子穿过钙钛矿层照射到硅层,再由硅层吸收较长波长的光照,最终更多的阳光被“硅基-钙钛矿薄膜串联电池”所吸收,产生了比硅基太阳能电池更高的效率。

以目前“硅基-钙钛矿薄膜串联电池”的技术水平,效率为18%的钙钛矿层,加上效率为20%的硅基,即可得到效率超过30%的“硅基-钙钛矿薄膜串联电池”。30%效率的“硅基-钙钛矿薄膜串联电池”就意味着,钙钛矿太阳能电池的发电能力,比目前大规模商用的硅基太阳电池提高了50%,但成本却增加很小。

目前,英国的Oxford PV、美国的Tandem PV、日本的东芝和松下、以及几家中国企业,正在全力冲刺“硅基-钙钛矿薄膜串联电池”的商用化,这些公司希望在未来几年内,用钙钛矿太阳能电池彻底改变全球能源业的格局。

当前,硅基太阳能电池基本能做到与煤电等传统能源平价,在世界上很多地方,太阳能发电已经可以做到比传统能源便宜。

如果钙钛矿太阳能电池成功商用,太阳能发电成本将再降低1/3(在成本增加很小的情况下,发电能力提高50%),将显著低于传统能源,太阳能发电就将彻底征服整个能源行业。

这个场景将是革命性的。如果钙钛矿太阳能电池成功商用,那么:

首先,世界将迈向100%新能源时代,大部分国家都将可以做到100%使用太阳能和风能;

其次,未来世界上最大的能源公司,将不再是石油公司、煤炭公司或者火电公司,而将是太阳能发电公司和太阳能材料公司;

最后,由于钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本、柔性等特点,未来所有需要电能的产品,比如手机、电动汽车等,其形态都有可能发生革命性变化,太阳能将在日常生活中无所不在。

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