近日,钙钛矿电池组件效率新的世界纪录产生了,是16.0%。这一纪录由杭州纤纳光电科技有限公司(以下简称“纤纳光电”)创造。该记录将在近期出版的Solar cell efficiency tables中更新。
所谓的钙钛矿光伏材料是一种人工合成的有机-无机杂化的金属卤化物。因其晶格结构与自然界中的钙钛矿一致得名。目前,全球六家被认可的效率认证机构之一Newport实验室认可了这项技术。这次记录距离上次该世界记录的产生只有3个月的时间。上一次大面积钙钛矿太阳能电池组件15.2%效率的世界纪录也是由纤纳光电创造的。
纤纳光电负责人姚冀众说:“2016年,我们解决了困扰钙钛矿光伏组件的问题之一,即大面积生产的均一性的问题,因此我们把钙钛矿电池效率的世界纪录从12.1%提高到了15.2%。现在我们进一步优化生产环节,把组件效率进而提高到了16%,这个效率已经接近市面上常见硅材料组件的转换效率。”
据了解,钙钛矿太阳能电池发现于2009年,当时的光电转换效率只有3.8%。2011年以后,随着学术界关注度的提升,钙钛矿电池的转化效率得到了飞速的发展。在2016年11月底发布的Solar cell efficiency tables (version 49)中,钙钛矿电池组件的效率记录为12.1%。
事实上,16%的光电转化率已接近市场中主流的多晶硅组件效率,目前多晶硅组件的效率一般在17%左右;同时该转化率也远远超过了“光伏领跑者计划”中对薄膜光伏组件的要求,根据国家能源局2015年颁布的“光伏领跑者计划”,薄膜光伏组件效率要求在12%以上。综上所述,钙钛矿太阳能电池应该有十分广阔的商业价值,也具备商业化生产的可靠基础。
不仅如此,人工合成钙钛矿所用的原料均为常见的金属盐,生产成本低廉。不含剧毒与稀有元素,电池的制备过程中无需高温高压环境,不产生有毒有害气体,绿色环保。经测算,钙钛矿光伏电池的能量回收周期仅为2个月,相比于其他光伏电池都存在巨大的优势。
目前商业化的薄膜太阳能电池组件主要是非晶硅薄膜太阳能电池组件,其占据薄膜太阳能电池组件市场的大部分份额。目前汉能旗下的德国公司Solibro Hi-Tech GmbH研发的玻璃基铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能冠军组件,以16.97%的全面积组件光电转换效率保持着薄膜电池组件光电转换效率的最高纪录。
另外,薄膜组件因要转化出等量的电能所需的薄膜电池组件面积巨大,薄膜电池组件稳定性差,能量转换效率随着辐照时间的延长而变化,这些缺点阻碍了薄膜电池组件的广泛应用。目前市场占比中,薄膜占比很小,大于90%的占比全是晶硅电池组件。