高效率光伏发电技术

1. 痛点问题

光伏太阳能发电是实现双碳目标的重要途径。目前主流的光伏发电技术采用的是晶硅太阳能电池，但是它仍然存在着多种问题。主要包括效率还有待进一步提高；光电转换效率受光照强度影响大（光照较弱的时候几乎不发电）；有倾斜角要求不适合用于立面；不便用于需要透光的场合如窗户等。

2. 解决方案

钙钛矿太阳能电池是新一代光伏发电技术的典型代表。钙钛矿是一类带隙可调的材料，因而可以用来制备效率更高的叠层太阳能电池。作为直接带隙材料，钙钛矿光吸收系数高，光电转换效率不受光照强度影响，而且可以利用散射光发电，因此钙钛矿太阳能电池安装没有倾斜角要求。此外，还可以制备半透明的钙钛矿太阳能电池。基于钙钛矿太阳能电池的这些特点，可以开发多种形式的太阳能电池新应用场景。本实验室开发了真空蒸发制备高效率钙钛矿太阳能电池的新工艺，并且通过多种方法大幅度提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性，结合钙钛矿太阳能电池的特点可开发多种应用场景的太阳能光伏电池产品。

合作需求

可行的需求包括：

1、中试验证和连续化生产线需要场地约800平方米，购置相关的设备需要资金约2000万元。

2、从事光伏发电和清洁能源相关的企业，可开展合作技术开发和技术转让。

本方法制备的钙钛矿太阳能可用于高效率光伏电站、建筑物光伏一体化等领域，未来的市场规模将达上千亿元每年。

目前已经完成实验室1平方厘米电池和小模组的研发，接下来将开展中试验证，检验实验室的工艺放大过程的各种问题以及产品性能检测，在此基础上开展连续化生产工艺路线开发和验证，最后实现大规模量产。

钙钛矿太阳能电池的原材料廉价易得，制备工艺多样，受到学术界和产业界的广泛关注。相比晶硅太阳能电池，钙钛矿太阳能电池在光照强度敏感性、倾斜角要求、透光等方面有显著的优势。

钙钛矿太阳能电池的商业化处于初级阶段，有一定数量的企业开展产业化，但还没有大规模的商业化产品问世。目前的钙钛矿太阳能电池研发企业主要采用溶液法制备钙钛矿太阳能电池。该生产工艺存在着溶剂对膜层相互影响以及有毒有害溶剂后处理和不容易在具有陷光结构等粗糙表面制备纳米级厚度均匀薄膜等问题。

本研究团队开发的一整套真空镀膜制备钙钛矿电池的工艺具有跟工业化生产兼容、易于大规模连续化生产，不产生有毒有害挥发性溶剂，且很容易与具有陷光结构的晶硅太阳能电池结合制备叠层太阳能电池等优势。利用真空镀膜工艺，本团队已经取得了1平方厘米钙钛矿太阳能电池的世界最高认证效率。并且在提高钙钛矿电池稳定性方面有很好的解决方案，申请了相关专利。