钙钛矿太阳能电池新突破!1分钟可产12米 大规模制造指日可待
财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,迄今为止,尽管钙钛矿太阳能电池在效率方面正迅速赶上它的“硅前辈”,但在生产速度方面它们仍远远落后。不过现在,斯坦福大学的研究人员开发了一种制造钙钛矿太阳能电池的新方法,其速度可达每分钟40英尺(12米),甚至比制造硅太阳能电池还快。
数十年来,硅一直主宰着太阳能电池市场,但近年来,其宝座有被夺走的危险。其中增长最快的新产品当属钙钛矿,其效率从2009年的不到4%上升到今年早些时候的20%,接近硅25%的长期记录。而且它的生产成本也可能更低、更节能。
当然,钙钛矿并不是完美的。它远不如硅那么稳定,生产过程中不仅需要手工操作还会经常会出现缺陷,导致电池在元素中降解得更快,因此难以大规模制造。而且目前制作的钙钛矿电池通常都因尺寸太小(通常只有指甲大小)而无法使用,但若将尺寸放大,则会产生缺陷,降低电池效率。此外,与刚性硅电池不同的是,刚性硅电池可以持续20到30年,而薄膜钙钛矿在暴露于热和湿气中时最终会退化降解。
不过现在,斯坦福大学的研究人员声称已经开发出了一种生产稳定钙钛矿电池的超快方法,并将它们组装成太阳能模块,可以为设备、建筑物甚至电网供电。研究人员自豪地表示,“这项工作为钙钛矿制造提供了一个新的里程碑,它解决了多年来阻碍大规模制造的最大障碍。”
具体而言,该研究团队使用了他们最近发明的一项专利技术,称为快速喷淋等离子工艺。这项技术使用一个带有两个喷嘴的机器人来快速生产钙钛矿薄膜。一个喷嘴将钙钛矿化学前体的液态溶液喷涂到玻璃板上,而另一个喷嘴则释放出带有等离子体的液体,从而迅速将其转变成一层钙钛矿薄膜。
该团队表示,通过这种方法,钙钛矿膜可以以每分钟40英尺的速度生成。此外,它的生产成本也应该很会更低。据研究人员估计,制造这种模块的成本大约为每平方英尺(0.09平方米)0.25美元,大约是硅材料价格的十分之一。
“我们实现了所有太阳能技术中最高的生产量,”该研究的论文合著者Nick Rolston说,“你可以想象把大的玻璃面板放在滚轮上,然后以前所未有的速度不断地生产出一层层钙钛矿。”
此外,最终产品的效率也相当可观,约为18%,且连续使用5个月后,模块的效率仍可达到15.5%。该团队还表示,钙钛矿下一个要面临的主要障碍是找到确保电池持续时间提高的方法。
“如果我们能建造一个可以使用30年的钙钛矿模块,我们就能把电力成本降低到每千瓦时2美分以下。”Rolston表示,“在这个价格下,我们可以将钙钛矿用于公用事业规模的能源生产。例如,一个100兆瓦的太阳能发电厂。”
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