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光伏行业的未来 也许是钙钛矿的
智汇光伏 | 来源: 智汇光伏 浏览次数:481 发布时间:2019年11月18日
摘要:

接棒PERC的技术,是HJT还是N型Topcon?也许都不是,未来可能属于钙钛矿!

  接棒PERC的技术,是HJT还是N型Topcon?也许都不是,未来可能属于钙钛矿!

  钙钛矿电池是有很多优秀特质的三好青年:

  1)理论转换效率50%,给未来发展很大的想象空间;目前实验室最高转换效率达25.2%,直追晶硅电池;

  2)商业化大尺寸组件效率提升快,仅3个月就提升了4.12%!

  3)实在太便宜,GW级以上成本可以降低到0.7元/W以内!

  25.2%的实验室效率,50%理论效率,想象空间大!

  2019年8月,NREL(National Renewable Energy Laboratory,美国国家可再生能源实验室)宣布:

  韩国化学技术研究所&麻省理工创造了单结钙钛矿太阳能电池效率的新纪录:25.2%,相较于之前的24.2%提高了1%!具体如下图。图中的钙钛矿成为效率提升速度最快的一条线!

  25.2%是什么概念呢?

  HIT技术叠加IBC技术之后的HBC电池最高效率可达26.63%,该纪录由日本Kaneka公司在2017年8月创造,这也是目前晶硅太阳能电池研发效率的最高水平。

  从2009年到2019年的短短10年间,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.8%一下子跃升至25.2%;而2013年11月美国科学家在最新研究中发现,新式钙钛太阳能电池的转化效率或可高达50%,远高于目前的晶硅电池理论上限。这给钙钛矿未来的发展带来巨大的想象空间!

  令人咋舌的商业化效率提升!

  不仅仅在实验室,商业化生产线上的转换效率也是日新月异。从11.98%到14.24%,再到16.1%,商业化大尺寸组件效率提升了4.12%,却仅仅用了3个月!

  2019年8月,杭州纤纳光电科技有限公司创造了钙钛矿商业化大组件效率新世界纪录:11.98%;

  2019年10月,纤纳光电的商业化组件(200-800cm2)效率再创新高,通过权威效率检测机构ESTI的严格检测,在200-800cm2级别的组件面积上获得14.24%的光电转换效率。仅时隔两个月,效率就提升了2.26%。

  2019年11月,美国国家可再生能源实验室(NREL)发布最新太阳能组件效率图。其中,日本松下公司的钙钛矿组件效率创新高,在800-6500cm2级别的组件面积上获得16.1%的光电转换效率,刷新世界记录!

  0.7元/W,低廉的制造成本!

  钙钛矿电池制作工艺简单,成本低。实验室中常采用液相沉积、气相沉积工艺、液相/气相混合沉积工艺,工艺简单、成本低廉。

  2019年2月,协鑫集团旗下的苏州协鑫纳米科技有限公司(简称协鑫纳米)发布了其在钙钛矿光伏组件技术方面的突破性进展。协鑫纳米已经率先建成10MW级别大面积钙钛矿组件中试生产线,制造的钙钛矿光伏组件尺寸为45cm*65cm,光电转化效率达到15.3%。

  图:协鑫纳米的钙钛矿组件

  正在建设中的100MW量产生产线,将把组件面积扩大至1m*2m,组件光电转化效率将提高至18%以上,计划于2020年实现钙钛矿光伏组件的商业化生产。

  在现有的工艺条件下,100MW量产线制造的钙钛矿光伏组件的制造成本预计将低于1元/W。当产能扩大到1GW以上时,钙钛矿组件的制造成本还将进一步下降到每瓦0.7元左右,系统成本降低到2.5元/W以内。

  图2:苏州协鑫能源中心水上钙钛矿试验电站

  钙钛矿的明显缺点

  拥有如此多优点的三好青年,为什么迟迟未大规模推广?钙钛矿也有一些明显的缺点。

  1)材料有毒

  钙钛矿电池材料含有铅。

  2)电池寿命不长

  目前,寿命最长的钙钛矿太阳能电池可达到1000小时,由华中科技大学和洛桑联邦理工学院合作研发。而传统晶硅电池寿命一般可达到25年,比钙钛矿电池长得多。

  3)材料不稳定

  钙钛矿中的铅容易氧化使碘挥发,且当晶体遇湿时则易分解。如果我们使用钙钛矿电池发电,它很有可能分解渗出流到屋顶或土壤中;

  PERC+钙钛矿也许是不错的选择

  钙钛矿电池的优点和缺点都如此明显,那未来有发展的潜力吗?

  在此,用我们光伏行业的教父——马丁格林老师的演讲才做做个结尾(详细材料见:马丁格林:PERC之后,哪种技术会崛起?)

  新兴的几个电池技术,有的价格太昂贵,有的制造工艺太复杂,有的原材料数量受限,都会

  PERC电池串联两个钙钛矿电池是性价比最高的。其他技术路线会因为、价格高昂或者有毒等因素被否定。下图中的“钙钛矿+PERC+钙钛矿”也许是未来5~10年之后的发展方向!

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