独具特色但仍存短板 钙钛矿电池距离商业化还有(2)

  最后,钙钛矿材料还具有弱光效率高的优势。在阴天弱光的条件下,钙钛矿材料不仅可以吸收短波光,还可以将能量转化效率保持在相对稳定的状态。钙钛矿材料的这一特点使得钙钛矿电池作为一种薄膜型光伏电池,不仅可以做成单层电池,理论上还可以叠加在各种电池材料表面,形成叠层电池,从而有效提高太阳光的利用效率。

  邓业浩表示,从目前实验室测得的结果来看,经过几十年发展的晶硅太阳能电池的最高转化效率为26.7%,而目前钙钛矿电池的转化效率就已经可以达到25.7%,钙钛矿电池未来可期。

  走出实验室还需补齐两个短板

  尽管在理论上、实验室中钙钛矿电池有相当大的优势,可是从产业化角度来看,钙钛矿电池仍处于萌芽状态。这是由于其本身存在两个短板,即稳定性较差和大面积应用时的效率损失。

  首先,是稳定性较差这一问题。

  陈棋表示,尽管在实验室中,钙钛矿电池可以实现较高的光电转换效率。但其在实际应用中,仍受到诸多条件的制约。

  北京曜能科技有限公司董事长孙于超表示,业内正在从多方面努力,以解决钙钛矿电池面临的问题。以稳定性问题为例,解决该问题最直接的一种手段,就是针对钙钛矿材料本身的改性。即通过结构设计、元素替换、添加掺杂等手段,让材料本身变得稳定,提高材料的本征稳定性。另一种可行的手段,是通过工艺和工程手段隔绝外界的不稳定因素,即隔绝水、热等环境因素,从而减少乃至避免外界不稳定因素对于材料和器件的影响。

  对此,中国科学院电工研究所太阳电池技术研究部主任王文静表示,从外围手段隔绝不稳定因素,尚需经过大量的室外验证。据了解,目前已报道的钙钛矿电池其最长工作寿命往往只能达到几千小时,远低于晶硅电池。

  除了稳定性问题外,大面积应用时的效率损失问题是钙钛矿电池的另一短板。

  “在效率上,其实钙钛矿电池完全可以进行商业化应用。但是如何从实验室的小面积,扩展到实际应用场景中的大面积,是其商业化需要面临的一个严峻挑战。”王文静坦言,目前实验室里制造的钙钛矿电池只有指甲盖大小,与市场需要的太阳能电池在尺寸上相距甚远。

  钙钛矿材料本身的结晶时间短,生产中的工艺窗口时间只有几秒,造成了生产上的困难。除此以外,在制备钙钛矿电池的过程中,一个坏点、一个灰尘都有可能影响整个电池面板的效率,影响了其大面积应用时的效率。

  “目前来看,钙钛矿电池制备技术需要解决如何让钙钛矿的薄膜更加致密平整,以及如何保证环境清洁,避免灰尘等因素干扰提升良品率两个问题。设计更为先进的制备技术,能有效保证钙钛矿电池在大面积应用时的效率。”王文静说。