南大全钙钛矿叠层电池转换效率28%创新高 首次超越单晶硅

经日本电气安全和环境技术实验室(JET)国际权威认证,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授科研团队研制的全钙钛矿叠层电池稳态光电转换效率高达28.0%,在国际上首次超越单晶硅电池的最高效率26.7%,创造了全球光伏发展的新的历史。   今年1月,谭海仁团队将全钙钛矿叠层电池的转换效率提升至26.4%,首次超越单结钙钛矿电池,与晶硅电池最高效率相当。该成绩被《太阳电池世界纪录表》收录,相关研究成果发表于《自然》主刊。   今年5月,谭海仁团队与英国牛津大学团队通过采用涂布印刷、真空沉积等可量产化的制备技术,首次实现了大面积全钙钛矿叠层电池组件的制备。该组件稳态光电转换效率高达21.7%,是目前全球大面积钙钛矿电池组件的最高转换效率。该成绩被最新一期《太阳电池世界纪录表》收录,相关研究成果发表于权威学术期刊《科学》。 最新太阳能电池的世界纪录效率表(叠层电池部分)最新太阳能电池的世界纪录效率表(叠层电池部分)  该项技术的产业化由谭海仁于2021年底创立的苏州仁烁光能公司承接。截至目前,仁烁光能团队共有五项叠层电池的世界纪录被收录,分别为小面积全钙钛矿叠层电池认证效率28.0%、26.4%和25.6%(面积0.049cm2),大面积叠层电池认证效率24.2%(电池面积1.04cm2)以及叠层组件认证效率21.7%(电池面积20.25cm2)。   此外,谭海仁团队和吉林大学张立军关于柔性全钙钛矿串联太阳能电池的最新研究成果于6月9日发表在《自然·能源》期刊上。该研究展示了效率为24.7%(认证为24.4%)的柔性全钙钛矿串联太阳能电池,其性能优于所有类型的柔性薄膜太阳能电池。 南大全钙钛矿叠层电池转换效率28%创新高 首次超越单晶硅插图1  轻型柔性钙钛矿太阳能电池有望用于构建集成光伏、可穿戴电子设备、便携式能源系统和航空航天应用。然而,此类电池的最高认证效率为19.9%,落后于刚性同类产品(最高25.7%),这主要是由于顶部与钙钛矿的电荷选择性接触处有缺陷的界面。   研究人员使用基于咔唑核和膦酸锚定基团的两种空穴选择性分子的混合物,形成具有低温处理的NiO纳米晶体薄膜的自组装单层和桥接钙钛矿,空穴选择性接触减轻了界面复合并促进了空穴提取。且分子桥接界面使柔性全钙钛矿串联太阳能电池具有显着的弯曲耐久性,该电池在半径为15mm的10000次弯曲循环后仍保持其初始性能。 具有分子桥接空穴选择性接触的柔性 具有分子桥接空穴选择性接触的柔性 WBG PSC 的光伏性能  所谓钙钛矿太阳能电池,是一种采用具有钙钛矿晶体结构的有机无机杂化的金属卤化物作为吸光层的电池,具有易于制备、成本低廉、转换效率高等特点。钙钛矿技术自2009年被提出,经过十几年的发展,单结钙钛矿电池效率已从3.8%提升至25.7%,双结全钙钛矿叠层电池效率达到28%。   相较于单结钙钛矿电池,全钙钛矿叠层电池通过不同带隙材料对光谱的分段吸收,能够在保持成本优势的同时,实现效率的大幅提升。即使与钙钛矿晶硅叠层电池相比,成本优势依然显著,因此被认为是高效低成本钙钛矿太阳能电池的下一代技术路线。   目前,越来越多的国内外相关企业开始布局钙钛矿领域,并尝试对钙钛矿电池进行商业化落地。全球首条百兆瓦钙钛矿产线日前在浙江衢州正式量产。京山轻机(000821)全资子公司晟成光伏与协鑫光电合作推进钙钛矿叠层电池产业化进程。捷佳伟创(300724)反应式等离子体镀膜设备(RPD设备)已取得钙钛矿中试线订单,同时整线设备也进入研发阶段。   业界认为,钙钛矿电池作为当前最具潜力的新型光伏技术,在国家宏观政策、产业界的支持以及科研人员的配合下,极有希望走向大规模商业应用。有专家预计,2025年前后钙钛矿光伏有可能实现吉瓦级量产。

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