高效钙钛矿太阳能电池模组制备及应用查看源代码讨论查看历史

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高效钙钛矿太阳能电池模组制备及应用目前主流的硅基光伏发电技术已渐渐进入技术发展的瓶颈期，在平价上网、竞价上网的行业大背景下，其在降低成本、减少生产能耗，提高生产效率等方面开始出现边际效用递减。光伏市场需要开发和应用下一代成本更低、效率更高、同时生产效率和能耗比更优的新型光伏技术。钙钛矿光伏电池技术的出现和快速发展，为满足光伏市场的下一步发展需求提供了可能。

目前，钙钛矿光伏技术进入实际商业化应用仍需解决以下若干关键问题：

（1）在钙钛矿光伏电池实验室技术研发方面，需要进一步提升电池的光电效率，快速追赶主流晶硅电池组件20-22%的光电转换效率，同时提升钙钛矿电池的稳定性，为下一阶段钙钛矿的大面积模组级制备和应用打下基础；

（2）在钙钛矿电池模组开发方面，缺乏将实验室级别钙钛矿电池制备技术有效地转移到制备超过1cm2甚至百平方厘米级别的大面积钙钛矿电池模组的工艺或策略，大量国内外研发成果仅针对有效面积为0.1cm2以下的钙钛矿电池器件，难以产生实用价值；

（3）在钙钛矿光伏电池技术应用方面，国内外较少有研究团队进行有一定规模的钙钛矿电池组件的制备和组装，对钙钛矿光伏电池技术在实际发电应用方面的特性缺乏第一手数据的支撑，在此方面亟需进行科学探索和数据积累。

二、应用案例

1.项目概述

项目在华能集团重点科技项目的支持下，研究团队经过多年的艰苦攻关，在电池效率和稳定性提升、大面积模组制备工艺和电池模组应用开发方面取得系列重要研究成果。

2.主要效益

钙钛矿光伏发电技术正在逐渐成为绿色领域的前沿技术，很大可能成为未来社会发展的重要能源。光伏发电能有效缓解人类社会的能源需求压力，降低生态环保压力，优化能源消费结构，增加清洁能源占比，减少温室气体和有害气体的污染。预计2030年新增光伏装机总量8亿千瓦时，每年可节约标准煤约85.6亿吨，降低碳排放量约228亿吨，减少二氧化硫排放约1.8亿吨，减少氮氧化物约0.6亿吨。加快实现2030光伏发电目标，符合国家高水平保护绿色发展战略，减少化石能源的消费。

三、技术要点

1、对钙钛矿电池的电子传输层、活性层和空穴传输层等材料和配方进行调控，结合界面工程、光学管理等方法，有效提升电池的光谱吸收和光电转换效率。通过引入添加剂，改善了功能层间的界面效应，抑制离子迁移及晶体缺陷产生，有效提升了电池的稳定性。

2、筛选丝网印刷、狭缝涂布、溶液旋涂、真空沉积等有效制备钙钛矿大面积电池的方法，挖掘和优化钙钛矿半导体材料结晶的最佳工艺参数，将1 cm2级别钙钛矿电池效率提升至18.4%，百平方厘米级别钙钛矿电池模组效率提升至16%。

3、提出钙钛矿组件电池单元预排布分析策略，设计优化电池串并联结构，减少钙钛矿光伏电池组件在实际工况下光电流损失15%以上，电池组件功率达115W以上。

四、应用前景

本技术项目的创新性开发成果主要包括高效率、高稳定性的钙钛矿太阳能电池的材料结构设计和制备工艺优化方案，大面积模组级高效钙钛矿太阳能电池制备方案，电池模组串并联设计、封装设计和组件构建方法等，技术成果通过整体验收。在项目进行期间和项目验收后，研究团队取得的各阶段性标志成果得到北京市科学技术委员会和中国华能集团的高度评价。