近日,白馬湖實驗室與蘇州大學聯合團隊研發的單結鈣鈦礦太陽能電池,經國家光伏產業計量測試中心平臺權威認證,穩態光電轉換效率達到26.81%,刷新世界紀錄。
近年來,光伏產業成為我國工業“新三樣”之一,也是浙江外貿出口的優勢產業。如何提高光電轉換效率是當前科研競爭的重點方向。最為成熟的晶硅太陽能電池,理論極限效率約為29.4%,目前市場上大多數晶硅組件效率在24%左右;而使用鈣鈦礦材料制造的新型太陽能電池,理論極限效率超過31%,在推動光伏產業提效降本方面有革命性的意義,但離大規模商業化還有一定距離。
成立于2022年的白馬湖實驗室是我省十大省實驗室之一,聚焦能源與碳中和領域培育新質生產力,已圍繞太陽能轉換與催化、零碳能源轉化與存儲、能源低碳轉化與多能互補等三大研究集群開展一系列科研項目,去年1月組建鈣鈦礦太陽能電池技術團隊。
制備高質量鈣鈦礦薄膜是實現高效電池的關鍵因素。研究團隊技術負責人孫靖淞博士打了個比方,多晶鈣鈦礦就像一堆散亂的石頭,電荷在其中傳輸,如同人在走路時遇到障礙,影響電池的光電轉換效率。團隊通過創新材料研發和結構設計,開發準單晶鈣鈦礦成膜和界面鈍化等新技術,讓這些“石頭”有序排列,并減少晶體內部缺陷,讓性能更加穩定,使電池的光電轉換效率成功提升0.1%。
“把晶硅和鈣鈦礦串聯起來,形成性能互補,理論極限效率能達到43%。”孫靖淞說,團隊已將相關技術應用于鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池的研發,大幅提升疊層電池效率。鈣鈦礦疊層技術是目前提升光伏性能最有前景的技術路線之一。
白馬湖實驗室由浙能集團牽頭,聯合浙江大學、西湖大學共建,具備科研成果轉化的體制機制優勢。白馬湖實驗室黨委委員、副總經理孫士恩表示,實現高效率是打通鈣鈦礦光伏技術路線的第一步,團隊也在積極攻克鈣鈦礦材料和電池的穩定性難題,白馬湖實驗室將加快中試驗證,力爭盡早實現鈣鈦礦太陽能電池的商業化應用,助力光伏產業迭代升級。
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