技术持续突破 钙钛矿叠层电池商业化进程加速

    本报记者 殷高峰

    钙钛矿叠层电池的研发再次取得进展。日前，北京理工大学等国内单位科研团队合作，成功突破钙钛矿叠层太阳能电池制备技术难题，并开发出光电转换效率达32.5%且具有长期运行稳定性的钙钛矿叠层太阳能电池。

    在协鑫集团董事长朱共山看来，钙钛矿叠层效率的起点，比目前晶硅组件效率的终点都要高，未来十年，钙钛矿都将处于黄金时代。

    不过需要注意的是，尽管钙钛矿叠层电池有着转换效率高等优势，但该电池的商业化还有诸多问题需要克服。

    企业积极布局

    当前太阳能电池主要为晶硅电池，其光电转换效率在26%左右，目前晶硅电池转换效率的世界纪录是隆基绿能创造的27.3%。

    钙钛矿叠层电池是一种新型太阳能电池，由晶硅和钙钛矿两种材料组合吸光，相较传统晶硅电池具有发电成本低、光电转换效率高的特点。目前钙钛矿叠层电池转换效率的世界纪录是隆基绿能创造的34.6%。

    目前，光伏电池技术正由P型向N型迭代。“钙钛矿电池则被看做未来的新一代电池技术，与现有技术相比拥有明显的优势，其原材料取材更加广泛，生产流程更加简便，转换率大幅度提高，应用场景更加广泛且环保。因此不少光伏企业目前均积极布局钙钛矿叠层技术。”万联证券投资顾问屈放在接受《证券日报》记者采访时表示。

    隆基绿能总裁李振国曾公开表示：“钙钛矿叠层电池的理论效率极限可达43%，被公认为是突破单结晶硅电池效率极限的主流技术方案。”

    但长期以来，这款新型电池在制备过程中，常出现钙钛矿薄膜不均匀和晶体质量差等问题，导致成品出现缺陷，影响光电转换率和使用寿命。为此，相关企业、高校、科研单位都在积极进行研发突破。

    据北京理工大学前沿交叉科学研究院教授陈棋介绍，该团队创新提出宽带隙钙钛矿结晶控制策略，在前驱液中添加长链烷基胺，促使高质量晶核加速“生长”，抑制低质量晶核“生长”，从而制备出均匀的高质量宽带隙钙钛矿薄膜。

    基于这一创新思路，该团队分别制备出1平方厘米和25平方厘米的钙钛矿叠层电池，对应实现的光电转换效率为32.5%和29.4%，均优于传统的晶硅太阳能电池。此外，经过最大功率点跟踪测试后，样品展现出长期运行稳定性。

    陈棋表示，该成果为钙钛矿叠层太阳能电池发展打下关键技术基础，有望推动其产业化应用，提升光伏发电效能，助力能源绿色低碳转型。

    “高转换效率和低制造成本，使钙钛矿叠层电池有望成为未来光伏市场的主流技术。特别是在与HJT（异质结）电池结合形成叠层电池方面，具有更大的潜力。”屈放表示。

    市场前景广阔

    尽管钙钛矿电池具有诸多优势，但在业内看来，其在大规模商业化应用中仍面临一些挑战。“低成本规模化生产还存在工艺难度、稳定性等主要难点。”隆基绿能相关负责人对《证券日报》记者表示。

    虽然面临诸多挑战，但在业界看来，钙钛矿叠层电池在光伏领域的前景仍然广阔。可以说，尽管面临材料稳定性和生产工艺等挑战，但随着技术的不断突破和工艺的持续优化，钙钛矿叠层电池的市场前景令人期待。据悉，目前，隆基绿能、晶科能源、通威股份、协鑫集团等光伏龙头都在加码布局，推动其商业化进程。

    隆基绿能6月19日宣布，其商业化M6尺寸晶硅—钙钛矿叠层电池转换效率已经达到了30.1%，这较此前该技术的世界纪录提升了1.5%。

    “1.5%是一个相当大幅度的效率提升，这意味着，钙钛矿叠层电池的商业化进程在加速。”屈放称。

    在朱共山给出的时间表中，钙钛矿叠层量产转换效率将在2024年实现突破，2025年钙钛矿叠层组件产能将陆续放量，2026年实现大规模制造，2027年叠层产能迎来大爆发，并以巨大的后发优势“顶点起跳”，用10多年时间完成晶硅电池50年的技术演进之路。

    “光伏行业是一个以成本为导向的行业，降本增效是发展核心，而持续提升光伏电池的转换效率是降低整个光伏发电成本的有效举措。一旦这种高效率的电池技术真正实现量产，将促进光伏发电成本大幅下降，对于推动我国乃至全球光伏市场的增长都有帮助，而光伏市场的增长也会带动整个能源变革和能源转型。”中国光伏行业协会副秘书长江华表示。