光伏行业的未来也许是钙钛矿的!

国际金属加工网 2019年11月20日

接棒PERC的技术,是HJT还是N型Topcon?也许都不是,未来可能属于钙钛矿!

钙钛矿电池是有很多优秀特质的三好青年:

1)理论转换效率50%,给未来发展很大的想象空间;目前实验室最高转换效率达25.2%,直追晶硅电池;

2)商业化大尺寸组效率提升快,仅3个月就提升了4.12%!

3)便宜,GW级以上成本可以降低到0.7元/W以内!

25.2%的实验室效率,50%理论效率,想象空间大!

2019年8月,NREL(National Renewable Energy Laboratory,美国国家可再生能源实验室)宣布:韩国化学技术研究所&麻省理工创造了单结钙钛矿太阳能电池效率的新纪录:25.2%,相较于之前的24.2%提高了1%!具体如下图。图中的钙钛矿成为效率提升速度最快的一条线!


25.2%是什么概念呢?

HIT技术叠加IBC技术之后的HBC电池最高效率可达26.63%,该纪录由日本Kaneka公司在2017年8月创造,这也是目前晶硅太阳能电池研发效率的最高水平。

从2009年到2019年的短短10年间,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.8%一下子跃升至25.2%;而2013年11月美国科学家在最新研究中发现,新式钙钛太阳能电池的转化效率或可高达50%,远高于目前的晶硅电池理论上限。这给钙钛矿未来的发展带来巨大的想象空间!

令人咋舌的商业化效率提升

不仅仅在实验室,商业化生产线上的转换效率也是日新月异。从11.98%到14.24%,再到16.1%,商业化大尺寸组件效率提升了4.12%,却仅仅用了3个月!

2019年11月,美国国家可再生能源实验室(NREL)发布最新太阳能组件效率图。其中,日本松下公司的钙钛矿组件效率创新高,在800-6500cm²级别的组件面积上获得16.1%的光电转换效率,刷新世界记录!

0.7元/W,低廉的制造成本!

钙钛矿电池制作工艺简单,成本低。实验室中常采用液相沉积、气相沉积工艺、液相/气相混合沉积工艺,工艺简单、成本低廉。

2019年2月,协鑫集团旗下的苏州协鑫纳米科技有限公司(简称协鑫纳米)发布了其在钙钛矿光伏组件技术方面的突破性进展。协鑫纳米已经率先建成10MW级别大面积钙钛矿组件中试生产线,制造的钙钛矿光伏组件尺寸为45cm*65cm,光电转化效率达到15.3%。正在建设中的100MW量产生产线,将把组件面积扩大至1m*2m,组件光电转化效率将提高至18%以上,计划于2020年实现钙钛矿光伏组件的商业化生产。

在现有的工艺条件下,100MW量产线制造的钙钛矿光伏组件的制造成本预计将低于1元/W。当产能扩大到1GW以上时,钙钛矿组件的制造成本还将进一步下降到每瓦0.7元左右,系统成本降低到2.5元/W以内。

钙钛矿的明显缺点

拥有如此多优点的三好青年,为什么迟迟未大规模推广?钙钛矿也有一些明显的缺点。

1)材料有毒

钙钛矿电池材料含有铅。

2)电池寿命不长

目前,寿命最长的钙钛矿太阳能电池可达到1000小时,由华中科技大学和洛桑联邦理工学院合作研发。而传统晶硅电池寿命一般可达到25年,比钙钛矿电池长得多。

3)材料不稳定

钙钛矿中的铅容易氧化使碘挥发,且当晶体遇湿时则易分解。如果我们使用钙钛矿电池发电,它很有可能分解渗出流到屋顶或土壤中;

PERC+钙钛矿也许是不错的选择

钙钛矿电池的优点和缺点都如此明显,那未来有发展的潜力吗?

在此,用我们光伏行业的教父——马丁格林老师的演讲才做做个结尾(详细材料见:马丁格林:PERC之后,哪种技术会崛起?)

新兴的几个电池技术,有的价格太昂贵,有的制造工艺太复杂,有的原材料数量受限,都会

PERC电池串联两个钙钛矿电池是性价比最高的。其他技术路线会因为、价格高昂或者有毒等因素被否定。下图中的“钙钛矿+PERC+钙钛矿”也许是未来5~10年之后的发展方向!

(智汇光伏)

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