毫无疑问,当今的光伏市场是晶硅的天下。但晶硅光伏的效率却快要达到天花板了。过去在60多年的时间里,已经有三代太阳能电池发展出来。
第一代是以硅材料为基本材料的太阳能电池,是目前最成熟的主流商业电池;
第二代是薄膜太阳能电池,以铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)电池为代表,相比第一代具有厚度薄、光电转化效率高等的优势,但部分因素也限制了这类电池的发展,如部分材料储量稀少或有毒性,制备过程复杂等;
第三代为新型太阳能电池,主要包括钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池和量子点太阳能电池。
《日本经济新闻》也集结部分专家,对太阳能、风能、核电、二氧化碳回收等5个领域备受瞩目的11项脱碳技术的普及程度进行了评估,结果发现,在即将实现商用的领域中,最引人关注的是下一代太阳能电池——钙钛矿电池,其可能成为能源行业的“游戏规则改变者”。
专家指出,钙钛矿太阳能电池凭借高效率、低成本、低能耗、应用场景丰富等特点,在降低光伏成本革命中备受关注,但其耐用性和稳定性仍需进一步提高。

钙钛矿成为下一代新能源新秀
2013年,《科学》杂志评选十大突破,钙钛矿太阳能电池入选,被称为最有前景的下一代光伏技术。
《日本经济新闻》在报道中指出,当前,钙钛矿电池主要有单结钙钛矿电池和叠层钙钛矿电池。叠层钙钛矿电池指钙钛矿层可堆叠在彼此之上,也可堆叠在传统晶硅太阳能电池之上,形成能吸收更宽太阳光谱的“串联”电池。
据美国《华尔街日报》网站近日报道,单结钙钛矿电池的理论转换效率可达33%,而钙钛矿/硅串联电池的理论转化效率可达43%,都超过单晶硅电池29.4%的理论转换效率。今年6月,阿卜杜拉国王科技大学称,该校研制的钙钛矿/硅串联太阳能电池的转换效率高达33.7%,创下世界纪录。
此外,钙钛矿电池还具有轻、薄、可弯曲等特点,可铺设在传统硅基电池无法覆盖的墙壁表面或列车车顶,操作工序十分简单,且价格几乎减半。东京大学教授濑川浩司的测算显示,到2030年日本钙钛矿电池覆盖的面积最大可达470平方公里,发电能力为600万千瓦,相当于6个核电站。
钙钛矿引来国际投资潮
在全球脱碳浪潮下,硅基电池的性能正在接近其理论极限,钙钛矿太阳能技术已成为众多企业眼中的“香饽饽”。
欧洲PEPPERONI项目于去年11月1日启动,旨在推进欧洲大陆的叠层太阳能光伏电池的制造和产能,重点关注钙钛矿/硅叠层电池,这一项目将持续4年,由“欧洲地平线”计划与瑞士教育、研究和创新秘书处共同资助。
法国光伏组件商Voltec Solar和法兰西岛光伏研究所合作,计划到2030年建设一处规模达5吉瓦的钙钛矿/硅串联太阳能电池“超级工厂”。法兰西岛光伏研究所总经理罗杰·德罗兹多夫斯基-施特雷尔表示,这是一场技术革命,与传统技术目前可实现的最佳效率相比,它不仅能够在光伏组件层面实现30%的效率,还能通过利用回收材料,减少能耗和材料消耗。Voltec Solar公司总经理卢卡斯·韦斯则强调,串联技术将是未来十年的主导光伏技术。
英国牛津光伏公司计划今年推出其商用钙钛矿/硅叠层电池,预计转换效率为27%。该公司也计划在德国柏林附近扩建其试点工厂,并在2030年左右将生产规模扩大到10吉瓦。

尽管钙钛矿还没有完全产业化,更没有对传统晶硅技术路线产生实质性的威胁。但是旧势力与新玩家之间的火药味已经逐渐弥漫。
产业资本、晶硅巨头们尽管对钙钛矿有所涉猎,但更多是出于维护自身晶硅传统势力,或者是纯粹的技术储备,大多停留在实验室阶段,缺乏中试和兆瓦级生产线。
新玩家们则已经开始筹划着打开光伏市场天花板。

今年4月,七国集团气候、能源和环境部长会议发布《联合声明》称,将“推进钙钛矿太阳能电池等领域的技术革新”。
这是一个真正可以颠覆当前光伏产业的技术。据中国工业和信息化部发布的数据显示,2022年中国光伏产业链各环节产量再创新高,行业总产值突破1.4万亿元人民币。一旦钙钛矿技术完全成熟,晶硅产业链上的所有企业都将会面临前所未有的压力。
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