今年4月,七国集团气候、能源和环境部长会议发布《联合声明》称,将“推进钙钛矿太阳能电池等领域的技术革新”,钙钛矿太阳能电池这一能源领域的“新秀”引发强烈关注。
专家指出,钙钛矿太阳能电池凭借高效率、低成本、低能耗、应用场景丰富等特点,在降低光伏成本革命中备受关注,但其耐用性和稳定性仍需进一步提高。
下一代技术蓄势待发
钙钛矿太阳能电池被称为最有前景的下一代光伏技术。
当前,钙钛矿电池主要有单结钙钛矿电池和叠层钙钛矿电池。叠层钙钛矿电池指钙钛矿层可堆叠在彼此之上,也可堆叠在传统晶硅太阳能电池之上,形成能吸收更宽太阳光谱的“串联”电池。

单结钙钛矿电池的理论转换效率可达33%,而钙钛矿/硅串联电池的理论转化效率可达43%,都超过单晶硅电池29.4%的理论转换效率。今年6月,某校研制的钙钛矿/硅串联太阳能电池的转换效率高达33.7%,创下世界纪录。
此外,钙钛矿电池还具有轻、薄、可弯曲等特点,可铺设在传统硅基电池无法覆盖的墙壁表面或列车车顶,操作工序十分简单,且价格几乎减半。且钙钛矿层比硅层薄很多,使用的材料减为约1/100。而且,这些材料可在较低的温度下加工,从而节省能源、减少排放。
耐用性和可靠性亟待完善
虽然钙钛矿显示出巨大的前景,多家公司已经开始进行商业化生产,但耐用性仍然是其面临的最大障碍。硅太阳能电池板在使用25年后,仍能保持25%的功率输出,但钙钛矿电池下降得很快。
不过,科学家们已经取得重大进展:钙钛矿太阳能电池的“寿命”从最初的几小时,增加到几周、几个月,最新“出炉”电池的使用寿命可长达几年。
研究人员表示,钙钛矿制造商需要证明电池板的使用寿命为25—30年,这是行业标准。已有公司称已将其钙钛矿/硅叠层电池设计为达到或超过25年的使用寿命。

研究人员指出,钙钛矿的一个优点是它们在实验室中相对容易制造,其化学成分很容易组装,但材料在室温下容易结合在一起,也容易分开。为解决这一问题,有些研究人员使用各种保护材料来封装钙钛矿,使其免受空气和潮湿的影响。研究表明,一旦钙钛矿的使用寿命超过10年,加上其制造成本低廉,就能在很多大型公用事业场所替代硅基太阳能电池。