高效鈣鈦礦太陽能電池模組製備及應用檢視原始碼討論檢視歷史

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高效鈣鈦礦太陽能電池模組製備及應用目前主流的硅基光伏發電技術已漸漸進入技術發展的瓶頸期，在平價上網、競價上網的行業大背景下，其在降低成本、減少生產能耗，提高生產效率等方面開始出現邊際效用遞減。光伏市場需要開發和應用下一代成本更低、效率更高、同時生產效率和能耗比更優的新型光伏技術。鈣鈦礦光伏電池技術的出現和快速發展，為滿足光伏市場的下一步發展需求提供了可能。

目前，鈣鈦礦光伏技術進入實際商業化應用仍需解決以下若干關鍵問題：

（1）在鈣鈦礦光伏電池實驗室技術研發方面，需要進一步提升電池的光電效率，快速追趕主流晶硅電池組件20-22%的光電轉換效率，同時提升鈣鈦礦電池的穩定性，為下一階段鈣鈦礦的大面積模組級製備和應用打下基礎；

（2）在鈣鈦礦電池模組開發方面，缺乏將實驗室級別鈣鈦礦電池製備技術有效地轉移到製備超過1cm2甚至百平方厘米級別的大面積鈣鈦礦電池模組的工藝或策略，大量國內外研發成果僅針對有效面積為0.1cm2以下的鈣鈦礦電池器件，難以產生實用價值；

（3）在鈣鈦礦光伏電池技術應用方面，國內外較少有研究團隊進行有一定規模的鈣鈦礦電池組件的製備和組裝，對鈣鈦礦光伏電池技術在實際發電應用方面的特性缺乏第一手數據的支撐，在此方面亟需進行科學探索和數據積累。

二、應用案例

1.項目概述

項目在華能集團重點科技項目的支持下，研究團隊經過多年的艱苦攻關，在電池效率和穩定性提升、大面積模組製備工藝和電池模組應用開發方面取得系列重要研究成果。

2.主要效益

鈣鈦礦光伏發電技術正在逐漸成為綠色領域的前沿技術，很大可能成為未來社會發展的重要能源。光伏發電能有效緩解人類社會的能源需求壓力，降低生態環保壓力，優化能源消費結構，增加清潔能源占比，減少溫室氣體和有害氣體的污染。預計2030年新增光伏裝機總量8億千瓦時，每年可節約標準煤約85.6億噸，降低碳排放量約228億噸，減少二氧化硫排放約1.8億噸，減少氮氧化物約0.6億噸。加快實現2030光伏發電目標，符合國家高水平保護綠色發展戰略，減少化石能源的消費。

三、技術要點

1、對鈣鈦礦電池的電子傳輸層、活性層和空穴傳輸層等材料和配方進行調控，結合界面工程、光學管理等方法，有效提升電池的光譜吸收和光電轉換效率。通過引入添加劑，改善了功能層間的界面效應，抑制離子遷移及晶體缺陷產生，有效提升了電池的穩定性。

2、篩選絲網印刷、狹縫塗布、溶液旋塗、真空沉積等有效製備鈣鈦礦大面積電池的方法，挖掘和優化鈣鈦礦半導體材料結晶的最佳工藝參數，將1 cm2級別鈣鈦礦電池效率提升至18.4%，百平方厘米級別鈣鈦礦電池模組效率提升至16%。

3、提出鈣鈦礦組件電池單元預排布分析策略，設計優化電池串並聯結構，減少鈣鈦礦光伏電池組件在實際工況下光電流損失15%以上，電池組件功率達115W以上。

四、應用前景

本技術項目的創新性開發成果主要包括高效率、高穩定性的鈣鈦礦太陽能電池的材料結構設計和製備工藝優化方案，大面積模組級高效鈣鈦礦太陽能電池製備方案，電池模組串並聯設計、封裝設計和組件構建方法等，技術成果通過整體驗收。在項目進行期間和項目驗收後，研究團隊取得的各階段性標誌成果得到北京市科學技術委員會和中國華能集團的高度評價。