鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)
發(fā)布日期：2023-02-20 瀏覽量：1
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【技術(shù)領(lǐng)域】
光電信息
【成果介紹】
鈣鈦礦太陽能電池是2009年誕生的新型光伏技術(shù)，短短10來年時(shí)間，其光電轉(zhuǎn)換效率提升十分迅猛，幾乎追平了商業(yè)化發(fā)展多年的多晶硅、CIGS、CdTe等太陽能電池。并且，鈣鈦礦太陽能電池不包含稀缺元素，材料和工藝成本低廉，量產(chǎn)后組件成本有望達(dá)到晶硅太陽能電池的50%-70%。目前，國(guó)內(nèi)外均投入了大量研發(fā)資金，頭部企業(yè)預(yù)期在2年內(nèi)實(shí)現(xiàn)第一代鈣鈦礦光伏產(chǎn)品的量產(chǎn)。推動(dòng)廉價(jià)、高效的鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)業(yè)化，對(duì)于獲得廉價(jià)的可再生能源，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
太陽能電池的用途方向主要包括：消費(fèi)電子、移動(dòng)電源、分布式光伏發(fā)電、地面電站等領(lǐng)域。鈣鈦礦太陽能電池作為新型光伏技術(shù)，需要在“效率-成本-壽命”三個(gè)方面與市場(chǎng)化成熟的晶硅太陽能電池或者CdTe薄膜太陽能電池獲得比較優(yōu)勢(shì)，才有可能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。鈣鈦礦太陽能電池目前有很多技術(shù)分支，其中，本成果采用基于穩(wěn)定Bi基金屬電極的反式平面結(jié)構(gòu)，在兼顧實(shí)現(xiàn)“效率-成本-壽命”產(chǎn)業(yè)化三要素方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
鈣鈦礦太陽能組件產(chǎn)品
反式結(jié)構(gòu)電池和組件效率認(rèn)證報(bào)告
【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】
（1）采用反式結(jié)構(gòu)NiMgLiO-C60界面材料體系的穩(wěn)定性超過目前正式結(jié)構(gòu)高效電池的SnO2-SpiroOMeTAD界面材料體系，且不容易被突破。因此，本成果產(chǎn)品壽命更長(zhǎng)，在常規(guī)使用條件下，目前的預(yù)期壽命達(dá)到10年以上，且有望通過進(jìn)一步改進(jìn)獲得更長(zhǎng)的使用壽命。
（2）采用Bi基金屬電極，具有獨(dú)特的抗鈣鈦礦鹵素腐蝕的能力，且Bi基電極導(dǎo)電性好、容易制備、成本低廉。此外，Bi金屬為中國(guó)優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源，儲(chǔ)量和產(chǎn)能占全球70%以上。因此，本成果產(chǎn)品效率高、壽命長(zhǎng)、且成本更低。與某企業(yè)采用ITO頂電極的組件技術(shù)路線相比，本成果效率高2-3%，成本低20-30%。
（3）開發(fā)基于低揮發(fā)強(qiáng)配位劑的鈣鈦礦溶液配方，實(shí)現(xiàn)狹縫涂布制備>200cm2大面積高質(zhì)量FACs基鈣鈦礦薄膜，確保了大規(guī)模制備高效鈣鈦礦模組的工藝可行性。且FACs基鈣鈦礦薄膜的穩(wěn)定性更高，大面積可控制備難度較大，本項(xiàng)目工藝方法相比其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手具有鮮明特色和技術(shù)先進(jìn)性。
（4）采用無損傷、高耐候的復(fù)合封裝工藝，在不損傷鈣鈦礦太陽能電池效率的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。鈣鈦礦活性材料比較脆弱，簡(jiǎn)單的熱壓封裝容易導(dǎo)致器件效率損失，且不少封裝材料容易與鈣鈦礦活性材料反應(yīng)，影響器件的使用壽命，我們的工藝路線具有鮮明特色和技術(shù)先進(jìn)性。
【技術(shù)指標(biāo)】
【應(yīng)用場(chǎng)景】
鈣鈦礦太陽能電池在多種場(chǎng)合都能取得很好的應(yīng)用，目前在消費(fèi)電子和移動(dòng)電源方面對(duì)比其他光伏技術(shù)優(yōu)勢(shì)十分明顯，目前已完全具備大量應(yīng)用可行性。對(duì)于分布式和地面電站應(yīng)用，隨著穩(wěn)定性的逐步提高和量產(chǎn)后成本的大幅度下降，有望在5年左右形成成熟的產(chǎn)品，從而與主流的晶硅電池形成有效競(jìng)爭(zhēng)。
【市場(chǎng)前景】
目前的技術(shù)指標(biāo)已完全滿足消費(fèi)電子和移動(dòng)電源的使用需求。僅電子標(biāo)簽電源一項(xiàng)，按照全國(guó)目前規(guī)模以上超市2.6萬家，10%使用電子標(biāo)簽，每家使用1000個(gè)電子標(biāo)簽，則對(duì)于電池片的總需求將達(dá)到2600000片，按照20元每片的價(jià)格，銷售額輕松可達(dá)千萬元。消費(fèi)電子端的目標(biāo)是取代所有紐扣電池，而紐扣電池目前的全球市場(chǎng)規(guī)模為200億元。且消費(fèi)電子端對(duì)于價(jià)格不像地面電站那么敏感，一個(gè)數(shù)cm2的小電池片的利潤(rùn)有可能跟地面電站1m2組件的利潤(rùn)相當(dāng)。
【知識(shí)產(chǎn)權(quán)】
該成果已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利23項(xiàng)、PCT國(guó)際專利2項(xiàng)，已獲授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利10項(xiàng)，以下為部分展示：
