情理之中:
技術(shù)迭代如此之快的光伏行業(yè),新的技術(shù)路線持續(xù)不斷涌現(xiàn)、發(fā)展。
意料之外:
若干年前仍是實驗室新秀,行業(yè)內(nèi)知之甚少的鈣鈦礦電池,竟然“一躍”步入商業(yè)化進程。
鈣鈦礦電池的“橫空出世”,究竟是噱頭的成分居多,或者光伏行業(yè)內(nèi)巨大變革的前兆?
要了解鈣鈦礦電池的前世今生,要從一代、二代、三代太陽能電池的發(fā)展歷程談起。
眾所周知,科研與產(chǎn)業(yè)化之間往往有著幾年、十幾年、甚至幾十年的路程。
目前國際上光伏行業(yè)最廣泛被采用的是硅基太陽能組件。早在1941年,奧爾在硅材料上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng);1954年美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成了實用的單晶硅太陽能電池后。在這個世紀承擔(dān)了解決綠色能源革命使命的硅基太陽能電池,其實是上個世紀的成熟產(chǎn)物。
在光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的學(xué)術(shù)界,通常將太陽電池的發(fā)展歷程歸為以下三個階段:
第一代:硅基太陽能電池 第二代:以GaAs、CIGS、CdTe為代表的薄膜電池 第三代:以聚合物電池、染料敏化電池、量子點電池、鈣鈦礦電池為代表,是目前研究領(lǐng)域的熱點方向。
理論轉(zhuǎn)換效率的極限,較高的生產(chǎn)成本,存在溫度效應(yīng)、弱光效應(yīng),不具備柔性,生產(chǎn)過程高耗能且存在一定污染,這些硅基太陽電池的短板,為新型太陽能電池提供了研究思路和發(fā)展方向。
2009 年 Miyasaka等第一次制備出鈣鈦礦敏化太陽能電池,當(dāng)時的能量轉(zhuǎn)換效率為3.81%。與硅以及其他薄膜技術(shù)相比,鈣鈦礦由于其驚人的能量轉(zhuǎn)化效率,引發(fā)了光電領(lǐng)域的革命性發(fā)展。在剛剛過去的這幾年里,世界各國科學(xué)家發(fā)表論文作品高達2,000多篇,也使得鈣鈦礦太陽能電池快速走向成熟。鈣鈦礦太陽能電池由有機金屬鹵化物材料組成,它的轉(zhuǎn)化效率也由2009年的3.8%發(fā)展到2016年的22.1%(驗證效率)。國內(nèi)諸多研究其他形式,如染料敏化太陽能電池方向的學(xué)者,紛紛將研究重點轉(zhuǎn)向了鈣鈦礦電池。
鈣鈦礦電池儼然是科研領(lǐng)域一顆閃閃耀人的新星,但從2009年至今,不過十年的時間大跨步進入產(chǎn)業(yè),給業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了很大的振動,也引發(fā)了豐富的猜想。
盡管根據(jù)目前信息,鈣鈦礦電池仍在穩(wěn)定性方面有待提升,其他方面仍存在一些技術(shù)瓶頸需要突破,但未來光伏行業(yè)究竟是硅基電池一枝獨秀,或者多種技術(shù)路線百花爭鳴,亦或是硅基電池終被替代,行業(yè)上下游將會有怎樣的撼動,是主動尋求改變,或是積極適應(yīng)改變?
這些都值得思考。
▲ 蔚為壯觀的光伏電站
原文始發(fā)于微信公眾號(坎德拉學(xué)院):鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化:噱頭,還是光伏行業(yè)的重大變革?