中国团队突破钙钛矿太阳能电池关键技术瓶颈
据科技日报,从大连理工大学获悉,该校化学学院学生团队成功突破钙钛矿太阳能电池性能提升关键技术瓶颈,研发出兼具高效率、高稳定性与超轻柔特性的新型电池,为临近空间卫星、无人机、飞艇等载具的能源供给提供了关键解决方案。
针对钙钛矿太阳能电池电极系统存在的界面接触不佳、能级匹配不良两大关键技术难题,大连理工大学一支平均年龄22岁的学生团队历经3年攻关,提出三大创新技术。即通过“双碳层解耦喷涂技术”优化电极结构,增强界面接触并加速电荷横向传输;采用“金属单原子负载技术”精准调控碳电极局域能带结构;结合“界面耦合掺杂技术”,在功能层表面构建连续共轭体系,借助π-π堆积增强界面耦合,大幅提升电荷转移效率。
最终实验数据显示,研究刷新碳电极钙钛矿太阳能电池光电转化最高效率;该电池可适应零下60摄氏度到零下80摄氏度循环变温、230摄氏度高温、强紫外辐射等极端工况,还实现在未封装条件下连续稳定运行1500小时,光电转化效率保持初始值的95%以上。项目负责人表示,团队还在此基础上,构建碳电极钙钛矿摩擦纳米发电机,实现光能与机械能互补,与无线传感通信模块集成,构建自供能探测节点。
此次钙钛矿电池取得的新突破,是中国科研机构和企业在新能源领域持续创新的一个缩影。6月10日,据浙江白马湖实验室消息,该实验室联合苏州大学与新南威尔士大学,在钙钛矿太阳能电池领域取得重大突破,同时刷新两项世界纪录,其中0.1cm²小面积电池效率高达27.3%,1cm²大面积电池效率达到26.9%。
5月底,据新华社从南京航空航天大学了解到,该校郭万林、赵晓明教授团队成功揭示钙钛矿光伏电池的老化机制,提出一套低成本延长电池寿命的解决方案。
钙钛矿技术成全球能源转型的关键推手
钙钛矿光伏电池具有高光电转换效率、带隙可调、降本空间大等优势,被视为突破传统光伏效率瓶颈的重要技术路线。自钙钛矿电池技术问世以来,中国在该领域已取得一系列成就,不仅在核心技术上实现了关键突破,如大面积制备技术、叠层组件转换效率提升等走在世界前列,还形成了完善的产业链布局,推动产业加速迈向规模化应用新阶段 。
据中国工业报,中国国际科技促进会钙钛矿产业分会秘书长曹松杰表示,钙钛矿光伏技术正在深刻改变光伏行业格局。短期来看,钙钛矿或与硅基太阳能电池形成互补,长期则可能催生全新商业模式,带动能源、建筑、消费电子等领域的跨界融合,成为全球能源转型的关键推手。
钙钛矿电池目前处于产业化落地初期,随着相关企业加大布局和开发力度,产业化进程有望加速。据中国光伏行业协会(CPIA)预测,到2030年,我国钙钛矿光伏组件的渗透率有望达到30%。中商产业研究院预测,2030年中国钙钛矿电池新增产能将达161GW。