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中国团队在钙钛矿太阳能电池的规模化生产领域取得重要突破

中国团队在钙钛矿太阳能电池的规模化生产领域取得重大突破,成功解决了大面积均匀成膜、稳定性及量产良率等关键技术难题,推动该技术从实验室走向商业化应用。

1. 三维层流风场技术攻克均匀成膜难题

杭州纤纳光电联合高校团队创新提出三维层流风场技术,通过旋涂工艺与真空闪蒸工艺协同,利用精密设计的定向气流控制钙钛矿溶液的干燥过程,实现了大面积薄膜的均匀结晶。该技术使0.79平方米组件上的钙钛矿薄膜厚度波动小于3微米,残留溶剂减少90%,显著提升了组件性能一致性。

2. 量产性能与商业化验证

  • 量产良率与效率:基于该技术建设的首条百兆瓦级量产线良率达98.5%,0.79平方米标准组件功率输出达118W,户外实证推算10年功率衰减率控制在10%以内,达到光伏组件寿命要求 。
  • 发电优势:500千瓦级钙钛矿商业电站数据显示,其单位装机容量等效满发时长较晶硅组件高29%,高温季发电量多31.9%,凸显钙钛矿在弱光与高温环境下的性能优势。

3. 稳定性与寿命突破

在浙江大学、浙江理工大学效率提升策略及理论计算的支持下,创新团队提出三维层流风场技术,攻克了钙钛矿薄膜大面积结晶均匀性难题。 据介绍,与传统工艺相比,三维层流风场技术减少了表面缺陷,优化了结晶形态,使残留溶剂减少90%。经户外实证推算,应用新技术的钙钛矿组件10年衰减率不超过10%,达到光伏组件使用寿命的要求。

4. 产业化进程加速

  • 头部企业布局:纤纳光电、协鑫光电、极电光能等企业已建成百兆瓦级中试线,并规划吉瓦级产线。例如,协鑫光电在苏州奠基全球首个吉瓦级大规格(2.4米×1.2米)钙钛矿生产基地。
  • 资本与产业链协同:隆基、天合光能等传统光伏企业及京东方、宁德时代等跨界巨头纷纷入局,推动钙钛矿与晶硅叠层技术发展,目标效率突破35%。

5. 技术应用场景拓展

钙钛矿的轻量化、柔性化特性使其适用于光伏建筑一体化(BIPV)、车载能源、可穿戴设备等领域。香港理工大学团队开发的钙钛矿/硅叠层电池效率达33.89%,突破单结电池理论极限(33.7%),为多元化应用提供可能。

挑战与未来方向

尽管进展显著,钙钛矿仍需解决大面积制备的效率损失(实验室效率与量产效率差距)、成本竞争力(当前晶硅价格低至0.6元/W)等问题。业内预计未来2-3年内,钙钛矿单结电池将与晶硅正面竞争,叠层技术将进一步普及。

中国团队的突破标志着钙钛矿技术迈入规模化应用阶段,为全球清洁能源转型提供了新的技术路径。相关成果已发表于《科学》等顶级期刊。

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