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比蝉翼还薄几十倍的大面积高效率太阳能电池薄膜,这项...

发布者: Kristy | 发布时间: 2017-9-12 09:48| 查看数: 2290| 评论数: 0

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现阶段,超过20%国际认证效率的钙钛矿太阳能电池模块面积只能达到0.04至0.2平方厘米,像米粒那么大。

只需在全球太阳能丰沛的戈壁沙漠地区进行铺设,这种低成本的“钙钛矿”太阳能电池所发出的电能,就可满足全球能源需要——这一理想状态可能变成科学现实。

上海交大11日传出信息,《自然(Nature)》在线发表其材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室韩礼元教授团队的研究成果:使用更加经济安全的新方法,制备出比蝉翼还薄数十倍的大面积钙钛矿薄膜,向实现大规模低成本太阳能发电跨出重要一步。

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上海交大材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室韩礼元教授(右一)介绍研发团队最新研究成果

目前太阳能电池中的光电材料普遍使用的是硅材料,硅电池的光电能量转换效率较高,但它的制作成本也高,而且在制作过程中需要消耗大量化石能源,并产生污染环境的化学物质。在发电成本上,如果没有国家政策支持,便难以实现大规模应用。

“事实上,钙钛矿材料2009年首次应用于光伏技术,短短几年时间,实验室钙钛矿太阳能电池的光电转化效率屡屡取得突破,它的光电能量转换效率已经快速增长到22.1%,超过了多晶硅太阳能电池的效率水平,而发电成本却低于硅电池。因此,钙钛矿太阳能电池被评价为光伏研究领域极具竞争力、最有希望实现低成本发电的光伏技术。”韩礼元介绍。

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钙钛矿太阳能电池模块

那为什么目前市面上还是硅电池更常见?因为新型太阳能电池的关键部位——钙钛矿材料薄膜——模块面积要足够大、薄膜质量要足够好,才能过实用关。现阶段,超过20%国际认证效率的钙钛矿太阳能电池模块面积只能达到0.04至0.2平方厘米,像米粒那么大。

交大团队用了3年时间解决这个问题。在大面积高质量钙钛矿薄膜制备的基础上,开发了有效面积36.1 平方厘米的钙钛矿电池模块,在国际认证机构首次获得了12.1%的认证效率,创造了第一个大面积钙钛矿模块的效率世界纪录。

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研发团队成员介绍钙钛矿太阳能电池模块

在掌握制备大面积均匀钙钛矿薄膜的新制膜方法基础上,团队将进一步对钙钛矿电池的稳定性做深入探究,加速该型电池商业化进程。韩礼元表示,若这种钙钛矿太阳能电池成功产业化,就无需依赖政府政策资助,便可成为市场主流的发电方式。

解放日报·上观新闻记者了解到,这篇《自然》论文以上海交大材料科学与工程学院杨旭东研究员和韩礼元教授为共同通讯作者,陈汉博士、叶飞博士、唐文涛为共同第一作者;上海交通大学、日本材料物质研究所、苏州黎元新能源科技公司、瑞士洛桑联邦理工学院为合作研究单位。

题图:钙钛矿太阳能电池模块。 图片摄影:海沙尔
来源:上观新闻 作者:徐瑞哲

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