观察丨多方合力 钙钛矿产业化方可稳步前进

来源：中国能源新闻网 时间：2024-09-11 11:16

多方合力　钙钛矿产业化方可稳步前进

——首届中国钙钛矿产业发展大会观察

中国能源新闻网记者　冯聪聪

　　降本增效一直是太阳能电池技术的迭代升级方向。近年来，我国传统晶硅光伏技术大规模应用的同时，钙钛矿光伏技术凭借其低成本、高转换率以及广泛的应用场景等优势，受到业内关注，被视为下一代太阳能电池的有力竞争者。

　　作为人类进一步利用太阳能的“希望之星”，当前，钙钛矿光伏技术进展如何？如何实现其快速大规模生产？8月底，中国能源研究会举办的首届中国钙钛矿产业发展大会，直击钙钛矿产业当下需解决的关键问题，探路其高质量发展之道。

　　钙钛矿何以为“希望之星”？

　　“双碳”目标下，新型电力系统的建设，意味着能源电力生产利用模式的巨大变革、能源电力基础设施的换道式升级、能源科技与产业国际竞争格局的全面重构。因此，能源领域的技术创新要紧抓解决制约我国经济社会发展的能源电力战略性、瓶颈约束性矛盾。

　　中国能源研究会理事长史玉波分析，预计到2060年，我国新能源发展将达50亿-70亿千瓦的巨大装机规模，在当前的发电效率下，预计占地面积50万-60万平方公里，占国土面积的5%以上。为此，他指出，新能源发电需要进一步提高效率、降低成本，并着力提升其稳定可控能力。

　　近年来，光伏产业作为新能源重要组成部分取得了飞速发展，钙钛矿材料出现更是为光伏产业带来了新的活力。研究表明，单结钙钛矿电池的理论转换效率高达31%，钙钛矿/晶硅叠层电池的理论转换效率则可达到45%以上，远超传统的硅基太阳能电池，同时，钙钛矿电池相比晶硅电池，在冬季同等条件下比晶硅组件多发电9.3%。

　　史玉波介绍说，目前，我国钙钛矿太阳能电池的实验室转化效率已超过26%，钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的效率已超过34%，且有望进一步提高。

　　谈及钙钛矿电池的制作成本，协鑫光电材料有限公司董事长范斌介绍说，制造钙钛矿的材料成本低廉易得，工艺简便，原材料经过加工后直接变成组件，省去传统的电池片工序，单位制程耗时仅需约45分钟，实现大规模量产之后，制造成本仅有晶硅电池组件的30%左右。

　　钙钛矿材料的高柔韧性的特质，也为太阳能电池的应用拓展了新的领域。国家能源集团首席专家钟大龙认为，未来薄膜光伏将会有非常广阔的市场，除了应用最直接、最广泛的建筑领域（BIPV）外，交通领域（TIPV）也是行业发展的重要突破方向，例如车载光伏可用于提高新能源电动车续航能力的需求。

　　中国电科院材料所前瞻技术研究室主任丁一提出，困于现阶段钙钛矿大面积制备的瓶颈，可先结合一些特定的场景去应用。他举例介绍，一方面可在电网检测设备上安装小面积的钙钛矿光伏，另一方面，借助钙钛矿材料弱光性强的特点，可在一些设备中内置钙钛矿传感器，实现对设备的监测。

　　“高柔韧性的特质将光伏产业与其他产业的融合发展带来新的机遇，创造出更多的新技术、新模式、新业态。”史玉波说。

　　“希望之星”的发展困在何处？

　　尽管钙钛矿太阳能电池是当前光伏产业的研究热点之一，其制造过程中仍存在诸多挑战。

　　史玉波介绍，钙钛矿材料在光照、湿度、温度等环境因素的影响下，容易发生降解和失效，影响太阳能电池的性能和寿命，因此，提高钙钛矿材料的稳定性，是当前钙钛矿光伏产业发展面临的首要任务。另外，钙钛矿太阳能电池的生产工艺也存在大面积制备难度大、良品率低等问题，制约了其产业化进程。

　　钙钛矿发光量子点作为新一代超高清显示技术的颠覆性材料，在品质和稳定性方面性能更为突出。中国科学院院士、浙江大学温州研究院院长叶志镇院士认为，量子点全固态制备新技术，不仅对光显示有推动，对光伏产业应用也有推动作用，未来，也将引领万亿硅光伏产业的发展。

　　“钙钛矿发展到今天逐渐步入产业化，一定要有大面积的需求，从高效率的印刷方式上来说，我们团队提出了丝网印刷的钙钛矿薄膜策略，主要是通过一个点实现对整个面的控制，从而实现高质量的钙钛矿薄膜，薄膜通过印刷方式的控制实现图案化，也可以实现柔性化。”南京工业大学柔性电子学院院长陈永华介绍道。

　　“晶硅叠层组件是钙钛矿商用的第一步和突破口。钙钛矿灵活的可调性和天然适配度，决定了它可以与HJT、TOPCon、BC等进行花样组合。”范斌说，未来五六年，钙钛矿/晶硅叠层电池市场规模有望突破1000亿元，2025年，钙钛矿/晶硅叠层组件产能持续放量，2026年实现吉瓦模块化大规模建造，2027年全面实现叠层产能大爆发。

　　中国科学院院士李永舫则主张发展钙钛矿/有机叠层。“与全钙钛矿叠层太阳能电池相比，钙钛矿/有机叠层太阳电池效率低，但稳定性更好。”李永舫解释说，这得益于钙钛矿太阳电池较宽的带隙和出色的紫外光稳定性，其作为前结电池时可以防止紫外光对后结有机太阳电池的破坏，使得钙钛矿/有机叠层电池获得出色的连续光照输出稳定性。

　　产业的发展必然离不开政策的引导与助力。华北电力大学新能源学院院长李美成提出，对于钙钛矿太阳能电池来说，组件寿命是产业化发展的主要瓶颈，目前，我国对于钙钛矿太阳能电池寿命的测试方法并没有统一的标准，适合钙钛矿技术评价标准的建立迫在眉睫。

　　钙钛矿作为光伏产业新质生产力的重要引擎，起步即健康，才能更高质量地赢得未来。中国华能集团清洁能源技术研究院院长肖平认为，尽管我国钙钛矿光伏专利申请呈现“欣欣向荣”“百家争鸣”的局面，但知识产权较为分散，面临重复申请、资源浪费和后续专利纠纷等风险，建议行业开展专利交叉授权，形成合力推进产业发展。

责任编辑：余璇