大面积钙钛矿太阳能电池效率提升有助于加速商业化进程

Josiah02

为满足《应对气候危机碳中和与绿色增长框架法》提出的国家温室气体减排目标，具体包括“2030年温室气体减排40%的国家自主贡献（NDC）目标”和“2050年实现净零碳排放”等迫切需要，韩国研究团队与国内企业合作研发出新技术，结果打破了大面积钙钛矿太阳能电池效率的世界纪录。
韩国化学技术研究院（KRICT）与金钟铉所长领导的UniTest株式会社共同开发出生产高效大面积钙钛矿太阳能电池（面积超过200平方厘米）的技术。该项新技术的认证效率达到20.6%，打破了UtmoLight保持的19.2%的世界纪录。
2024年5月7日，该效率获得国际认可的德国弗劳恩霍夫研究所正式认证，并于6月21日将该记录列入美国国家可再生能源实验室（NREL）的“冠军模块效率排行榜”。
KRICT 和 UniTest 株式会社计划利用这项突破性技术加速钙钛矿太阳能电池的商业化。他们正在为大规模生产钙钛矿太阳能电池做准备，这些电池可用于室内光伏产品、建筑一体化光伏 (BIPV) 和其他功能设备等各种应用，预计部分产品将在今年内上市。
技术背景及意义
钙钛矿太阳能电池作为下一代太阳能电池备受关注，因为它们可以通过低温溶液工艺以相对较低的成本使用各种基材进行批量生产。
目前，包括韩国、中国、欧洲以及沙特阿拉伯等中东国家在内的全球许多国家都在激烈竞争，以提高钙钛矿太阳能电池的效率和商业可行性。
考虑到现实的损耗机制，大面积钙钛矿太阳能电池的理论效率极限估计在 27% 左右。然而，此前没有任何技术在实际应用中实现超过 20% 的效率。
提高效率需要进行多种任务，例如优化设备结构、调整材料特性、均匀涂层和激光工艺，这些任务对于在大型设备上始终如一地实现具有挑战。
高性能大面积钙钛矿太阳能电池对于开发钙钛矿-硅串联太阳能电池也至关重要，这对于克服传统硅太阳能电池的效率限制至关重要。因此，提高单结大面积钙钛矿太阳能电池的效率是提高串联器件和模块性能的关键一步。
成就与未来方向
KRICT 的钙钛矿研究团队优化了内部材料合成方法、通过可扩展工艺实现的薄膜均匀性以及激光烧蚀控制，从而使大面积钙钛矿太阳能模块（>200cm 2）的认证效率达到 20.6%，大大超过了之前 19.2% 的纪录。
新开发的大面积单结钙钛矿太阳能电池技术可直接应用于钙钛矿-硅串联太阳能电池的大面积生产过程，因此是该领域早期商业化的关键创新。
基于这项技术，KRICT 正在进行户外运行稳定性测试（ISOS-O-1），并在支持行业合作伙伴将这些电池商业化方面发挥着关键作用。
优耐特科技有限公司正在利用这项技术加速其钙钛矿基产品的商业化，包括玻璃集成钙钛矿太阳能电池以及与国内主要汽车制造商合作开发用于全景太阳能屋顶的半透明钙钛矿电池。
该公司还正在建立设施以量产室内钙钛矿太阳能电池，目标是在今年年底前开始生产。
韩国技术研究院的 Young-Kook Lee 表示：“这一成就代表着我们克服了大面积钙钛矿电池商业化的关键技术障碍之一，这是一个重要的里程碑，标志着产学研合作取得了重大成功，我们希望这将为太阳能电池技术的商业化做出重大贡献。”