大学・问｜高效又便宜的叠层钙钛矿电池有多大潜力？

游戏天地 2025年03月05日 19:30 2 admin

日前，南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组在全钙钛矿叠层太阳电池领域取得新突破，光电转换效率高达29.1%，刷新了全钙钛矿叠层太阳电池的世界纪录，进一步推动了全钙钛矿叠层太阳电池的研究和产业化进程。

叠层有什么特殊之处？钙钛矿太阳能电池到底有多大潜力？课题组成员、南京大学现代工程与应用科学学院助理教授林仁兴这么说。

新型的钙钛矿太阳能电池发电量能达到多少？

对于这个问题，林仁兴将不同种类的钙钛矿太阳能电池发电量分开讨论：钙钛矿太阳能电池分为单结和叠层两种。单结太阳能电池的光电转换效率与传统的晶硅太阳能电池接近，未来能稳定运行的情况下，它每天的发电量也与晶硅太阳能电池接近。而新型的叠层太阳能电池的光电转换效率超过了30%，相应其发电量也会比单结太阳能电池和单结晶硅太阳能电池更高。

林仁兴解释：“叠层电池是多个单结太阳能电池串联的结果，而非简单的叠加。叠层可能包括两结三结或是更多结的太阳能电池。其中不同结之间的带隙需要匹配，所以通常会选择一个比较宽带隙的半导体和更窄带隙的半导体串联。叠层太阳能电池通过宽、窄带隙半导体的串联，能实现更宽的光谱利用和更高的能量转换效率，理论上来说，叠层电池的层数越高，其效率越高。”目前，应用在太空卫星上的叠层电池，就是多结叠层的太阳能电池。而在实验室中，五层六层的叠层电池的效率已经超过了40%。

钙钛矿太阳能电池更便宜吗？

林仁兴提到，晶硅太阳能电池的成本控制已经非常成熟与稳定，他强调：“理论上基于钙钛矿的太阳能电池，它的成本会比晶硅太阳能电池更低，如果未来能有成熟的商业化生产方式，整个基于钙钛矿的太阳能电池的成本将低于晶硅，预计只有晶硅的60%-70%的成本。”

钙钛矿电池如何处理回收和污染问题？

太阳能电池和铅酸电池、锂电池等不同，前者属于物理电池，其作用为发电，后者属于化学电池，其作用为储能。林仁兴指出，日常生活中个人往往能接触到的是储电用的电池，比如笔记本电脑、手机、电动车用的都是锂电池之类的化学电池。

通常人们担忧的是铅酸电池、锂电池等化学电池的回收和污染问题。但钙钛矿电池的原材料里也可能会含有铅和其他重金属，这些元素如果处理不当，可能会对环境造成损害。林仁兴介绍：“我们实验室也做了一些研究，包括防止铅泄漏、绿色回收光伏组件的方式。”林仁兴期待，能将这项技术推广出去，使基于钙钛矿光伏的回收得以实现，使这项技术变得更加绿色。

可以说钙钛矿电池是未来的“希望之光”吗？

林仁兴对钙钛矿电池抱有期待，“它在短短的几年时间内实现了很高的光电转换效率，理论成本也较低，而且还可以和其他的电池结合，做到广泛的应用。”在林仁兴看来，如果钙钛矿电池能有机会量产的话，确实是很具有前景的一种技术。