搅局者钙钛矿

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发布时间:2022-07-27

硅片制作工艺导致它在尺寸上向上腾挪的空间有限,而钙钛矿晶体所依着的玻璃,则有更大的尺寸延展性。

尺寸越大,转化效率越好,成本也越低,而这个成本的下探空间,又会随着钙钛矿太阳能电池规模化发展和材料的不断迭代,不断地拓宽。

如此,钙钛矿太阳能电池似乎的确将鱼和熊掌同时握在了手中。但这并不意味着钙钛矿太阳能电池在闯荡晶硅世界时畅通无阻,事实上,四起的质疑声从未在它的生长历程里缺席。

E。在质疑声中

2016年,瑞士洛桑联邦理工学院对一块巴掌大小的钙钛矿组件做了一项实验——在标准光源下,让该组件连续工作12000个小时,结果没发现任何衰减。

2019年,一次改进让钙钛矿在稳定性上有了更大底气。

改进在材料配方层面进行——配方更加复杂,一些液体被注入,在更高的温度70-75度、400小时的光照下,迭代的材料没发生任何衰减。

当测试时间延长至1800个小时,衰减值依然低于5%,这个数据超过了任何一种晶硅。

这一年年底,华中科技大学给出的一个更有力量的实验数据,进一步表明钙钛矿的竞争力——在晶硅IEC61215标准下,钙钛矿组件连续工作9000个小时没发生任何衰减,这个数据,没有任何一种晶硅能够达到。

尽管如此,对钙钛矿稳定性的质疑,这些年却始终不绝于耳,这种质疑大都源自于对晶体结构的解读——晶硅是类金刚石的原子晶体,可以扛到1400多度开始熔化,而钙钛矿则是立方晶系的离子晶体,分解温度大约在摄氏200度~300度。

表面看,1000多度,差异巨大,晶硅似乎的确稳定地多,但从实用视角,则可以得出另一种结论——太阳能电池在地球表面使用,温度很难超过75度~85度区间,所以,两三百度已足够用,而1400度,反而成了一个巨大冗余。

之后,随着钙钛矿获得越来越多的关注,它的另一些优势也被陆续挖掘出来。

从产能投资看,1 GW产能的晶硅太阳能电池需要接近10亿元投资规模,而业内预测,成熟期的钙钛矿,只需它的1/2;

从原材料视角,钙钛矿原料常见,没有瓶颈,用量也少,全球每年约有50万吨硅料的产量,倘若把50万吨硅料完全替换成钙钛矿,大概1000吨就可以满足需求。

而且它是直接带隙材料,吸光能力远高于晶硅。硅片厚度通常为180微米,而钙钛矿组件中,钙钛矿层厚度大概是0.3微米,有三个数量级的差异。

硅料纯度需达到99.9999%(6个9)或99.99999%的(7个9),但钙钛矿只需要1个9(95%)即可满足使用需求,这一个9,不仅会降低能耗,对稳定性也会有所助益。

从能耗看,每1瓦单晶组件制造的能耗,约为1.52 kWh,而钙钛矿组件能耗为0.12 kWh,单瓦能耗只有晶硅的1/10;从综合成本看,钙钛矿总成本约为5毛到6毛钱,是晶硅极限成本的50%。

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