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光伏成本下降福星:鈣鈦礦太陽能電池正冉冉升起

發布時間: 2014-10-19 11:49:04    來源: 太陽能光伏網
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[摘要]在薄膜太陽能電池日漸興起的今天,CIGS薄膜太陽能電池幾乎占據了大半個版面。但是作為太陽能電池家族中的一員,鈣鈦礦太陽能電池卻慢慢嶄露頭角。

鈣鈦礦太陽能電池的發展 
鈣鈦礦電池(PVSK)是一種有機-無機復合型的,以MAPbX3為吸光材料,配合電子和空穴傳輸材料的新型太陽能電池。其封裝前的厚度僅有數微米,遠薄于非晶硅、CIGS等傳統薄膜太陽能電池,成本也僅是其它太陽能電池組件的三分之一,因此業內將鈣鈦礦太陽能電池命名為--超薄膜太陽能電池。 
在早期材料應用階段,鈣鈦礦太陽能電池效率非常低,僅為3.5%。彼時的自從2009年日本科學家TsutomuMiyasaka將鈣鈦礦材料用于染料敏化太陽能電池作為吸光材料取得3.8%光電轉換效率以來,鈣鈦礦材料太陽電池效率已經躍升到2013年底的15%和目前的19.3%,并且還在迅速攀升中,有望年內突破20%大關。僅僅用了5年時間,鈣鈦礦材料太陽電池就超越了許多太陽能電池技術數十年所積累的效率增長,這是從無先例和引人注目的。 
 
2013年8月在MIT報告中,有研究員稱鈣鈦礦太陽能電池的效率可達到20%到25%。但隨著鈣鈦礦太陽能電池研究的漸次深入,同年11月11日(北京時間)美國報道,科學家們在最新研究中發現,以一種新式鈣鈦礦(catio3)為原料的太陽能電池的轉化效率或可高達50%,為目前市場上太陽能電池轉化效率的2倍,能大幅降低太陽能電池的使用成本。相關研究發表在時年的《自然》雜志上。雖然直到現在該研究并未被各大實驗室或企業機構研究證明出來,但是正在一步步向上攀升甚至翻倍的光電轉換效率也正是逐漸靠近其上的研究說法。 
鈣鈦礦薄膜太陽能電池具有十分廣闊的發展前景。目前,鈣鈦礦太陽能電池正在深入研究當中,在現有技術基礎上,進一步降低成本、提高效率和穩定性、推進其工業與商業化,是其必然的發展趨勢。 
世界各地實驗室的研究 
日本桐蔭橫浜大學 
光電轉換效率:3.8% 
日本桐蔭橫浜大學教授、研究生院工學研究院主任宮坂力(TsutomuMiyasaka)通過將薄薄的一層鈣鈦礦(CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3)當做吸光層應用于染料敏化太陽能電池,制造出了鈣鈦礦太陽能電池。當時的光電轉換率為3.8%。后來研究者對電池進行了改進,轉換效率一下翻了一倍。雖然轉換效率提高了,但之后還要面對一個致命問題,即鈣鈦礦中的金屬鹵化物容易在電池的液體電解質發生水解,導致電池穩定性低,壽命短。
牛津大學 
光電轉換效率:15% 
2013年,牛津大學的亨利˙司奈斯(HenrySnaith)將電池中的TiO2用鋁材(Al2O3)代替,鈣鈦礦不僅成為了光的吸收層,也同時是傳輸電荷的半導體材料。鈣鈦礦電池的轉換效率一下攀升到15%。

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