2006年至2011年,光伏行业处于发展启动期,以德国为首的欧洲各国推出政府补贴政策促进光伏产业发展,推动光伏发电在规模和技术方面实现突破。
IEA报告称,中国以外的所有国家,从多晶硅到组件,对光伏的需求都超过了本土的制造能力。在光伏电站端,《IRA》将集中式和分布式光伏电站的投资税收抵免政策(ITC)延长了10年。
根据该法案,未来10年,美国将投入3690亿美元用于能源安全和气候变化计划。据国际光伏资讯机构PV Tech粗略测算,等量装机容量下,晶硅组件制造商获得的补贴约为薄膜组件制造商的30%。其中,太阳能产业的支持包括对制造端的税收抵免,和延长此前光伏电站的税收抵免政策两方面。如果要剔除中国供应链,那么目前只有3到4家美国企业可以做到关键零部件不依赖中国。SEIA于2023年3月底发布的《美国光伏和储能制造业的复兴:远离中国的转型管理》(下称白皮书)写到,SEIA曾以为到2030年美国拥有50 GW光伏组件生产能力的目标遥不可及,但现在,这个目标已基本实现。
但美国在研究其他的光伏技术路线,希望弯道超车。豁免政策到期后,来自中国光伏组件产品进入美国的大门将被关上。在溶液法中,前驱体溶液的浓度、比例、溶剂种类、存储时间等都会对钙钛矿薄膜的质量产生很大影响。
在光伏领域钙钛矿优势明显在光伏产业中,近几年钙钛矿炙手可热。另外,因为钙钛矿器件的电荷传输层也需要大面积制备,所以在工业化生产中需要建立各层连续沉积的产线。目前在实验室里进行器件优化研究的时候,使用的器件有效光照面积通常在1平方厘米以下,而到了大规模组件的商业化应用阶段,就需要对实验室的制备方法进行改进或替换。A代表大半径阳离子,B代表金属阳离子,X则代表卤族阴离子。
目前高效的钙钛矿器件在老化过程中,钙钛矿会分解产生游离的铅离子和铅单质,这些铅一旦进入人体,将对健康造成危害。比如目前全球晶硅电池每年对硅料的需求大约是50万吨,若全部替换为钙钛矿电池,则只需要约1000吨钙钛矿。
钙钛矿具有众多优异的光电特性、制备工艺简单、原材料来源广泛且含量丰富。而钙钛矿的原料在地球上都有大量分布,价格也很便宜。在光伏产业中,近几年钙钛矿炙手可热。目前适用于大面积制备钙钛矿薄膜的方法主要是溶液法和真空蒸镀法。
钙钛矿产业化进程加速,国内企业争相布局。目前大部分实验室钙钛矿组件还达不到用于光伏产品的IEC 61215国际标准,也达不到硅太阳能电池1020年的寿命,所以在传统光伏领域钙钛矿的成本依然不占优势其之所以能异军突起,成为太阳能电池领域的宠儿,离不开其得天独厚的自身条件。目前高效的钙钛矿器件在老化过程中,钙钛矿会分解产生游离的铅离子和铅单质,这些铅一旦进入人体,将对健康造成危害。
钙钛矿具有众多优异的光电特性、制备工艺简单、原材料来源广泛且含量丰富。最后,铅的毒性也是需要关注的问题。
另外,因为钙钛矿器件的电荷传输层也需要大面积制备,所以在工业化生产中需要建立各层连续沉积的产线。其中,光伏领域是钙钛矿的主要应用领域。
钙钛矿产业化进程加速,国内企业争相布局。另外,钙钛矿及其器件的降解机制非常复杂,领域内对这个过程并没有非常清晰的认识,也没有统一的量化标准,这对稳定性的研究是不利的。而且钙钛矿的制备对原材料纯度要求也比较低。目前光伏领域大量使用的是硅基太阳能电池,可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。南开大学电子信息与光学工程学院教授罗景山介绍,现在用于光伏的钙钛矿通常是后两种。晶硅电池理论上的光电转化极值为29.4%,目前实验室环境最高能达到26.7%,距离转化的天花板已经很近了;可以预见的是,技术改进的边际收益也会越来越小。
而钙钛矿的原料在地球上都有大量分布,价格也很便宜。除此之外,钙钛矿还可应用于地面电站、航空、建筑、可穿戴式发电器件等众多领域。
相比之下,钙钛矿电池的光电转化效率理论极值更高,可达33%,如果把两块钙钛矿电池上下叠在一起,理论转化效率可达45%。首先,钙钛矿对环境十分敏感,温度、湿度、光照、电路负载等因素都会导致钙钛矿的分解和电池效率的降低。
目前适用于大面积制备钙钛矿薄膜的方法主要是溶液法和真空蒸镀法。此外,钙钛矿电池钙钛矿涂层的厚度只需几百纳米,大约是硅片的1/500,这意味着对材料的需求量非常少。
目前大部分实验室钙钛矿组件还达不到用于光伏产品的IEC 61215国际标准,也达不到硅太阳能电池1020年的寿命,所以在传统光伏领域钙钛矿的成本依然不占优势。那么什么是钙钛矿?钙钛矿产业化情况如何?还面临哪些挑战?科技日报记者就此采访了相关专家。罗景山对于钙钛矿的未来充满信心。据悉,杭州纤纳光电科技有限公司首批5000片钙钛矿组件出货;仁烁光能(苏州)有限公司也正在加速建设全球最大的150兆瓦级全钙钛矿叠层中试线;昆山协鑫光电材料有限公司2021年年中,完成100兆瓦钙钛矿量产生产线建设并进行试生产;极电光能有限公司150兆瓦的钙钛矿光伏组件生产线已于2022年12月建成投产,达产后年产值可达3亿元。
钙钛矿制备的太阳能电池具有优异的光电转化效率,现阶段其转化效率已经达到了25.7%,未来可能会取代传统的硅基太阳能电池,成为商业主流。总体来说,钙钛矿薄膜大面积制备的工艺依然需要进一步优化。
真空蒸镀法制备的钙钛矿薄膜质量好、沉积量可控,但前驱体与基底之间又很难做到良好的接触。在光伏领域钙钛矿优势明显在光伏产业中,近几年钙钛矿炙手可热。
钙钛矿结构可设计性强,具有非常好的光伏性能,是光伏领域近年来的热门研究方向。这三种离子通过不同元素的排列组合,或者调整彼此之间的距离,可以呈现许多神奇的物理特性,包括但不限于绝缘、铁电、反铁磁、巨磁效应等。
近年来,在国内相继出台的政策措施的支持下,以钙钛矿太阳能电池为代表的钙钛矿产业取得了长足的发展。在溶液法中,前驱体溶液的浓度、比例、溶剂种类、存储时间等都会对钙钛矿薄膜的质量产生很大影响。比如目前全球晶硅电池每年对硅料的需求大约是50万吨,若全部替换为钙钛矿电池,则只需要约1000吨钙钛矿。钙钛矿可应用于地面电站、航空、建筑、可穿戴式发电器件等众多领域。
而效率之外,另一个重要因素是成本。钙钛矿既不是钙也不是钛所谓钙钛矿,既不是钙也不是钛,而是具备相同晶体结构的一类陶瓷氧化物的统称,分子式为ABX3。
在制造成本方面,晶硅电池需要将硅提纯到99.9999%,因此必须把硅料加热到1400摄氏度,融化成液体,拉成圆棒切片,再组装成电池,中间至少要经历4家工厂和两三天时间,能源消耗也更大。目前在实验室里进行器件优化研究的时候,使用的器件有效光照面积通常在1平方厘米以下,而到了大规模组件的商业化应用阶段,就需要对实验室的制备方法进行改进或替换。
在光伏产业中,近几年钙钛矿炙手可热。首先,钙钛矿具有众多优异的光电特性,如可调节的带隙、高吸光系数、低激子束缚能、高载流子迁移率、高缺陷容忍度等;其次,钙钛矿制备工艺简单,可实现半透明、超轻、超薄、柔性等。
文章发布:2025-04-05 07:59:58
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随后3月17日,佛山市发改局官网发布佛山市发展和改革局关于联塑班皓光伏新能源科技(广东)有限公司一期3.2GW光伏组件生产线新建项目节能报告的审查意见。
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