“太陽能之父”馬丁·格林：鈣鈦礦光伏材料面臨兩大難題制約

:9月4日，由悉尼新南威爾士大學(xué)（UNSWSydney）、中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院（CASISD）和自然科研（NatureResearch）聯(lián)合舉辦的第二屆中澳科學(xué)未來會議在北京舉辦。會議間隙，被譽(yù)為“太陽能之父”的馬丁·格林教授圍繞鈣鈦礦光伏材料的發(fā)展現(xiàn)狀接受了記者的采訪。

馬丁·格林教授在悉尼新南威爾士大學(xué)組建的研究團(tuán)隊(duì)，是國際上在光伏研究領(lǐng)域最大、最知名的高校研究團(tuán)隊(duì)，并發(fā)明了目前已成為主要商業(yè)電池的PERC電池。

據(jù)了解，鈣鈦礦材料2009年首次應(yīng)用于光伏發(fā)電，由于其優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)，以及易于合成、成本低廉、原料豐富等優(yōu)勢，激發(fā)了全世界對該領(lǐng)域的科研熱情。

今年以來，鈣鈦礦太陽能電池正成為風(fēng)險(xiǎn)投資關(guān)注的焦點(diǎn)。

3月15日，中國第一大風(fēng)機(jī)制造商金風(fēng)科技宣布，以戰(zhàn)略投資者身份領(lǐng)投英國鈣鈦礦太陽能發(fā)電公司牛津光伏有限公司（OxfordPVTM）D輪融資，投資金額2100萬英鎊。

4月26日，長江三峽集團(tuán)旗下三峽資本聯(lián)合中國三峽新能源與杭州纖納光電科技有限公司宣布，三峽資本以戰(zhàn)略投資者身份注資纖納光電，投資金額5000萬人民幣。這家成立不足4年的公司，目前是全球鈣鈦礦太陽能組件光電轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄的保持者。

“鈣鈦礦技術(shù)屬于第三代光伏技術(shù)，目前確確實(shí)實(shí)引起了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的注意，但其面臨兩大主要難題：不穩(wěn)定性和毒性。”格林教授告訴記者，“鈣鈦礦材料里含有鉛等重金屬，由于能夠溶于水，很容易擴(kuò)散到周圍環(huán)境中，對環(huán)境和人身造成損害。如果沒有妥善解決毒性問題，鈣鈦礦電池依然難以進(jìn)入商用市場?！?/p>

據(jù)了解，標(biāo)準(zhǔn)的晶硅板包含兩種毒性物質(zhì)，分別是鉛和氟。格林教授介紹稱，和電池連接的金屬材料里含有少量鉛，另外在組件背板上的一些塑料里會有氟，這些氟比較穩(wěn)固，不易被分解。但是目前使用不含鉛或氟的材料都是有可能的。

“因此，在棄置鈣鈦礦材料時(shí)需要對其進(jìn)行特別的處理，從而預(yù)防它材料里面含有的鉛泄漏到周邊環(huán)境中?！?/p>

雖然目前鈣鈦礦材料面臨穩(wěn)定性不足、有一定毒性、難以大面積應(yīng)用等短板，但格林教授表示，鈣鈦礦材料能夠疊加在硅晶片上提升效率，在這個(gè)層面上是一種接近完美的技術(shù)。

“因此更要致力于破解鈣鈦礦的穩(wěn)定性和毒性問題，很多制造商向市場保證25年到30年的使用壽命，然而，不穩(wěn)定的組件是不能適應(yīng)市場和投資需求的。另外，很多制造商不希望在組件里使用有毒材料，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常迅速，有毒材料的大規(guī)模應(yīng)用會對未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來問題?！?/p>

據(jù)了解，除了鈣鈦礦，格林教授表示自己的實(shí)驗(yàn)室也正在嘗試其他光伏材料。

“將一些金屬、非金屬的材料以一定比例進(jìn)行結(jié)合的話，也可以生產(chǎn)出不同的半導(dǎo)體材料，我們正在研究一些由金屬、非金屬材料混合而成，且和硅有類似性能的材料。其中一種包含了銅、鋅、錫和硫四種物質(zhì)，通過將它們以適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行混和，能夠生產(chǎn)出比較好的半導(dǎo)體產(chǎn)品。”

據(jù)格林教授介紹，其優(yōu)勢是第一是沒有毒性，第二材料比較豐富，儲備也比較多。目前悉尼新南威爾士大學(xué)研究的這類材料轉(zhuǎn)換效率刷新了世界紀(jì)錄，大約是11%，希望未來將效率提升到20%，以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。