太阳能电池3.0 钙钛矿太阳能电池 KellyOnTech ESG 系列

Posted by : KellyOnTech Date : 2023-04-24
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太阳能电池3.0 钙钛矿太阳能电池 KellyOnTech ESG 系列

太阳能电池3.0 钙钛矿太阳能电池 KellyOnTech ESG 系列

这期聊聊太阳能电池的新进展。

我正式踏入科技圈的第一份工作和太阳能供电系统有关。那时候的项目是为泰国的海岛提供太阳能供电系统,从此开启了自己乘风破浪的科技之旅。

那个时候太阳能电池最大的难点之一,过去了这么多年依然还是,就是光电转化效率低,当年用的单晶硅太阳能电池的能量转换效率现在才达到20%左右。那时候乘快艇穿梭在海岛之中,和工程团队顶着烈日,调整太阳能板角度的场景依然记忆犹新。

为什么2022年分布式光伏能够重回巅峰呢?

太阳能电池主要有两条技术路线:晶硅(单晶硅和多晶硅)和薄膜太阳能电池。网上所说的2022年分布式光伏能够重回巅峰指的是在薄膜太阳能电池技术的突破。归根到底,还是材料学领域的突破。薄膜太阳能电池简单的来说就是在基板上涂一层可以吸收太阳能的材料,以前尝试过很多种材料,石墨、砷化镓、碲化镉等等。后来由一位矿物学家Lev Perovski研究了一种材料叫钙钛矿Perovskite,就是以他的名字命名的。

太阳能电池3.0 钙钛矿太阳能电池 KellyOnTech ESG 系列图片来源:SoraNews. 矿物学家Lev Perovski和以他的名字命名的钙钛矿Perovskite

为什么业界对钙钛矿那么兴奋呢?

首先钙钛矿电池的光电转换效率得到了显著的提高。在去年底德国柏林的亥姆霍兹中心 (HZB)钙钛矿串联太阳能电池就打破了世界效率记录,认证效率为 32.5%。

研究钙钛矿被用作光伏发电也有十多年的时间了,最初光电转换效率仅有3.8%。为什么转化效率能够大幅提升呢?原因就在于钙钛矿太阳能电池 (PSC) 是一种包含钙钛矿结构化合物的太阳能电池。既然是化合物,混合搭配什么材料就比较灵活,最常见的是混合有机-无机铅或卤化锡基材料作为光捕获活性层。而相比之下,晶硅太阳能电池的材料是单一的,只能提纯。

太阳能电池3.0 钙钛矿太阳能电池 KellyOnTech ESG 系列图片来源:Renewable Energy World. 钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池的优点在于制造过程不复杂,成本低,而且容易回收,因此比投资晶硅太阳能电池的投资回收期相对短些。
但是钙钛矿也并非没有缺点,这种材料的一个显著缺点是在使用几个月后与光、热、湿气和氧气接触时会磨损,从而产生有毒铅。

所以现在各大制造商都正在努力降低这种毒性。

钙钛矿商业化进程

总部位于瑞士的异质结太阳能组件制造商梅耶博格 (Meyer Burger) 与位于瑞士的瑞士电子和微技术中心 (CSEM) 签署了一项多年合作协议,以开发串联钙钛矿太阳能电池技术。这其中也包括前文提到的德国柏林的亥姆霍兹中心HZB ,主攻钙钛矿叠层太阳能电池和组件的产业化。

太阳能电池3.0 钙钛矿太阳能电池 KellyOnTech ESG 系列

图片来源:sueddeutsche.de. 瑞士异质结太阳能组件制造商梅耶博格 (Meyer Burger)

梅耶博格凭借其长期的专有开发传统和拥有广泛的工艺、技术和生产技术组合,可用于内部串联太阳能电池和模块的潜在大规模生产。这包括硅基钙钛矿叠层太阳能电池的基本制造工艺和机械,以及采用梅耶博格专有 SmartWire 连接技术的相应太阳能组件,加快钙钛矿太阳能商业化进程。

总结

最后我想说技术在不断的进步,有些问题短期内解决不了,但也不用灰心丧气,做自己能做的事情,总有技术成熟的那天,而我们现在所做事情的意义就体现在这添砖加瓦的过程中。

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